Современные сложные организмы могут быть не первыми на Земле

Считается, что возникновение сложных многоклеточных организмов – уникальное событие, в истории Земли случившееся лишь однажды. Было это около 1,6–1,7 млрд лет назад, когда к бактериям и археям, жившим на планете уже почти 2 млрд лет, присоединились первые эукариоты, из которых впоследствии эволюционировали животные и растения, грибы и протисты. Этот период стал ключевым неслучайно: лишь тогда в Мировом океане накопилось достаточно кислорода.

Сложные механизмы защиты от его окислительного воздействия, сложные системы его использования для клеточного дыхания на мембранах митохондрий – все это стало приносить большую отдачу. Архея, поглощенная, но не переваренная случайной бактерией, смогла развиться в митохондрию, а вся клетка целиком – в эукариотическую. Около 800 млн лет назад, когда кислород заполнил и атмосферу, а воздух получил почти современный состав, на Земле уже царили сложные многоклеточные организмы.

Однако Майкл Кипп (Michael Kipp) и его коллеги по Вашингтонскому университету пришли к выводу, что кислорода на Земле было достаточно и раньше. Между 2,1 и 2,3 млрд лет назад его уровень уже поднимался по необъяснимой причине, а затем также загадочно упал снова. В этот период вполне могли возникнуть и размножиться другие многоклеточные, затем полностью погибнув и не оставив никаких следов в древних окаменелостях. Об этом ученые пишут в статье, опубликованной журналом PNAS.

Авторы исследовали содержание селена в осадочных породах, датированных двумя и более миллиардами лет назад. Его метаболизируют метаногенные микробы морского дна, понемногу меняя соотношение изотопов селен-82 и 78. Однако скорость этого процесса зависит от присутствия в среде кислорода, что и позволяет использовать анализ селена для оценки содержания этого окислителя.

Эти данные и указали на внезапный (и также внезапно исчезнувший) пик содержания кислорода в океане между 2,1 и 2,3 млрд лет назад. Оно достигало 5 мкмоль/л, что заметно ниже современных 325 мкмоль/л, но все равно существенно выше минимума, который достаточен многим современным жителям моря (порядка 0,9 мкмоль/л). Это уже не первая такая находка. Некоторые предыдущие работы также обнаруживали следы загадочного всплеска содержания кислорода в земных океанах того времени – Ломагунди-Ятулийское событие. Причина его остается неизвестной.

Один из авторов новой работы Роджер Бьюик (Roger Buick) объясняет: «Наше исследование показывает, что кислорода в окружающей среде тогда было достаточно для развития сложных клеток, для того, чтобы они приобрели существенное экологическое значение раньше, чем о том свидетельствуют ископаемые останки. Это не значит, что так оно и было, но возможность такая имелась».