В камнях возрастом 1,75 млрд лет нашли древнейшие следы фотосинтеза

Крошечные окаменелости, запертые в каменных тюрьмах почти два миллиарда лет, наконец заговорили. Они стали самым ранним прямым свидетельством того, что солнце уже тогда кормило жизнь, а некоторые организмы начали выделять кислород. Это настоящая машина времени, позволяющая заглянуть в колыбель нашей биосферы.

Что же нашли? В формации Макдермотт, в сердце австралийской пустыни, исследователи обнаружили те самые тилакоиды. Сегодня эти структуры — неотъемлемая часть цианобактерий, их «энергостанции». А значит, и 1,75 миллиарда лет назад здесь уже шла та же работа.

Эта находка — не просто новый рекорд древности. Она устанавливает минимальный возраст для появления продвинутых цианобактерий и даёт нам новый инструмент, чтобы понять, как устроились первые земные экосистемы. Как, интересно, выглядел мир, где эти микроскопические сине-зелёные «водоросли» были главными новаторами?

«Наша работа предоставляет прямые доказательства присутствия метаболически активных цианобактерий, уже тогда осуществлявших кислородный фотосинтез», — подчёркивают учёные. То есть это были не просто «спящие» клетки, а полноценные живые фабрики по производству кислорода.

Это открытие намекает, что тщательный анализ других древних окаменелостей может раскрыть больше подобных структур. И, возможно, уточнить тот судьбоносный момент, когда первые сложные клетки — предки водорослей — позаимствовали у бактерий этот гениальный механизм.

Великая кислородная революция

Фотосинтез — это фундаментальный процесс, основа практически всей жизни. Он превращает солнечный свет, воду и углекислый газ в пищу и кислород. Без него наша планета была бы безжизненным камнем.

Эти организмы не только основа пищевых цепочек. Их тихая, непрерывная работа наполнила атмосферу тем газом, которым мы дышим. А ведь так было не всегда.

Ранняя Земля была миром, почти лишённым свободного кислорода. А потом, около 2,4 миллиарда лет назад, произошёл резкий, почти взрывной скачок — та самая Кислородная катастрофа. Что его вызвало? Одна из ведущих гипотез гласит: виной всему стали именно цианобактерии, научившиеся фотосинтезу. Но где доказательства?

До сих пор древнейшими микроокаменелостями цианобактерий считались останки Eoentophysalis belcherensis возрастом около 2 миллиардов лет. Но проблема в том, что окаменелости — вещь капризная. Внутренние структуры в них сохраняются редко. К тому же, не все цианобактерии имеют тилакоиды. Так где же та самая, ключевая черта?

Чтобы ответить на этот вопрос, учёные применили целый арсенал методов микроскопии высокого разрешения. Они исследовали микроокаменелости вида Navifusa majensis, который считался цианобактерией. И — бинго! — в телах одноклеточных организмов из двух разных слоёв они нашли те самые тилакоидные мембраны.

Эти образцы были взяты из канадской формации Грасси-Бэй (возраст — 1,01 млрд лет) и из уже упомянутой австралийской формации Макдермотт (1,75 млрд лет). Эта находка отодвигает летопись тилакоидов в прошлое на колоссальные 1,2 миллиарда лет! Теперь мы точно знаем: 1,75 миллиарда лет назад кислородный фотосинтез был уже полностью сформирован.

Но загадка Великого кислородного события пока не разгадана. Могли ли эти древние бактерии, чьи следы мы нашли, стать его единственной причиной? Пока разрыв между их возрастом (1,75 млрд лет) и самой катастрофой (2,4 млрд лет) слишком велик. Ответ могут дать только ещё более древние окаменелости.

«Обнаружение сохранившихся тилакоидов предоставляет прямое доказательство минимального возраста фотосинтезирующих бактерий до 1,75 миллиарда лет назад», — констатируют авторы работы.

И делают смелое предсказание: подобный анализ других хорошо сохранившихся микроокаменелостей может ещё глубже раскрыть геологическую историю первых «производителей» кислорода и тех призрачных экосистем, где зарождалась сложная клеточная жизнь.

Пока же мы остаёмся с захватывающей дух перспективой: каждый камень под ногами может хранить в себе следы величайшей биологической революции, которая в конечном счёте позволила появиться нам с вами.