В клетках окаменевшей водоросли возрастом один миллиард лет сохранились остатки хлорофилла

Геологическая летопись истории Земли подробно описывает немногим более полумиллиарда лет развития жизни. Однако более древние этапы становления биосферы (речь прежде всего о протерозойской эре) изучать гораздо труднее. Слишком сильно разрушенными оказываются за это время организмы, которые к тому же при жизни чаще были очень хрупкими и имели микроскопический размер. Ученым известно, что в протерозое наша планета уже была обитаема, но о деталях эволюции на этом ее этапе остается только догадываться. Расчеты биоинформатиков показали, что основные группы организмов возникли еще в протерозое, однако подтвердить это достоверными палеонтологическими находками оказалось непросто. Более того, природа многих протерозойских окаменелостей остается под вопросом — иногда палеонтологи даже не уверены, имеют ли они дело с бактериями, многоклеточными водорослями или животными организмами.

Новая статья в Nature Communication является примером нового подхода к изучению образцов протерозойской эры. Международному коллективу ученых под руководством Мари Катрин Сфорна из Лаборатории ранних следов жизни и эволюции Льежского университета (Бельгия) впервые удалось извлечь остатки молекулы хлорофилла непосредственно из клеток организма Arctacellularia tetragonala. Эта окаменелость была обнаружена в Демократической Республике Конго, ее возраст оценивается в 1 миллиард лет. «Нам удалось найти продукты распада хлорофилла, из чего следует, что Arctacellularia tetragonala была фототрофным эукариотическим организмом, одной из наиболее древних многоклеточных водорослей, природа которой не вызывает сомнений» — утверждает Мари Катрин.

Для того, чтобы заметить следы хлорофилла, ученым пришлось использовать сложные физические методы, основанные на флуоресценции и поглощении синхротронного рентгеновского излучения. Напомним: хлорофиллы представляют собой целую группу пигментов, ярко окрашенных веществ. Они необходимы фототрофным организмам (будь то высшие растения, водоросли или некоторые бактерии) для того, чтобы использовать энергию солнечного света и синтезировать органические соединения.

Содержащиеся в древних горных породах продукты распада хлорофилла, сохранившие структурное сходство с этим фотосинтетическим пигментом называют геопорфирины. Примечательно, что древние геопорфирины ученые находили и раньше. Однако в данном случае эти соединения находятся непосредственно внутри некогда живых тканей многоклеточного организма Arctacellularia tetragonala. Именно это позволяет уверенно отнести его к многоклеточным водорослям — эукариотическим, имеющим клеточное ядро организмам. Получается, что Arctacellularia tetragonala входит в число самых древних известных водорослей.

Это удивительное открытие позволяет реконструировать ход эволюции, происходившей задолго до возникновения большинства современных форм жизни. Более того, оно проливает свет на изменения условий на древней Земле и их причины. Ведь именно фототрофы (сначала бактерии, а позднее также и эукариоты) стали причиной радикальных преобразований облика Земли в протерозое. Дело в том, что в качестве побочного продукта фотосинтеза они, как правило, выделяют кислород. Накопление этого газа изменило облик нашей планеты до неузнаваемости и, в частности, сделало возможным возникновение защитного озонового слоя.