Жизнь на Земле возникла раньше, чем мы думаем

В сердце Африки скрыто много загадок, и недавно были найдены свидетельства биогеохимических условий, способствующих зарождению многоклеточной жизни 2,1 миллиарда лет назад. Жизнь в то время пряталась в глубинах внутреннего моря, не сумев пробиться в глобальные воды.

Сложные формы жизни зародились на Земле раньше, чем предполагалось

Сегодня в морях микроскопические организмы, такие как фитопланктон и пикоэукариоты (1-2 мкм), преобладают в водах с низким содержанием питательных веществ, тогда как более крупные организмы господствуют в насыщенных питательными веществами водах. Наличие питания и кислорода создало условия для эволюции в сторону более сложных и разнообразных форм жизни.

Эукариоты появились в период между 1,7 и 1,5 млрд лет назад, а их разнообразие начало развиваться 635 млн лет назад, с возрастанием доступности кислорода и питательных веществ.

Фосфор играл ключевую роль в эволюции жизни на нашей планете, особенно в переходе от простых одноклеточных организмов к более сложным, таким как растения и животные.

— Наличие фосфора в окружающей среде считается ключевым элементом в эволюции жизни на Земле, особенно при переходе от простых одноклеточных организмов к сложным организмам, таким как животные и растения, — объясняет Эрнест Чи Фру, ведущий автор нового исследования и старший преподаватель Школы наук о Земле и окружающей среде Кардиффского университета, в пресс-релизе.

В древнем бассейне Франсвиль на юго-востоке Габона были обнаружены уникальные крупные и сложные образцы. Предыдущие исследования указали на существование моря, богатого питательными веществами и кислородом, что вызывает вопросы о времени появления первых сложных форм жизни и влияющих на это факторов.

Чи Фру и его коллеги предположили, что биологическая диверсификация происходила в два этапа: 2,1 миллиарда лет назад и 635 миллионов лет назад. Новое исследование в журнале Precambrian Research освещает значительные изменения окружающей среды и геохимические условия, способствовавшие появлению сложной жизни в этой изолированной области.

Два этапа биодиверсификации

Чтобы проверить гипотезу о влиянии изменений окружающей среды на появление крупных и сложных окаменелостей во франсвиллийской формации, ученые создали модель разнообразных биогеохимических условий в морской среде этого региона. Они проанализировали условия, существовавшие в океане до появления окаменелостей длиной более 17 сантиметров с сегментированной, трубчатой, лопастной и нитевидной формой.

Результаты исследований показали, что в этом древнем морском бассейне, возраст которого составляет около 2,1 миллиарда лет, было удивительно высокое содержание фосфора. Концентрация фосфора была сопоставима с уровнем, который способствовал биологической диверсификации около 635 миллионов лет назад.

— Это дало бы достаточно энергии для увеличения размеров тела и более сложного поведения, наблюдаемого у простых примитивных животноподобных форм жизни, таких как те, что встречаются в окаменелостях этого периода, — поясняет Чи Фру.

Исследователи связывают это с интенсивной гидротермальной активностью, вызванной столкновением и таянием кратонов — древних континентальных плит, оставшихся после распада континентов около 500 миллионов лет назад. Этот процесс благоприятствовал фотосинтезу цианобактерий и значительно увеличил уровень кислорода. Благодаря этим ресурсам возникли сложные формы жизни, что обеспечило энергию для увеличения размеров тела и более сложного поведения у примитивных форм жизни.

Однако изоляция и неблагоприятные внешние условия, вероятно, не позволили этим ранним формам жизни распространиться глобально.

Эти результаты позволяют предположить, что биологическая диверсификация происходила в два этапа: первый из которых не увенчался успехом, а второй привел к разнообразию животного мира, который мы наблюдаем сегодня. В дальнейшем команда планирует продолжить изучение ожидающих факторов среды, способствовавших первой биодиверсификации.