Древние молекулы стероидов обнаружены возрастом 1,64 миллиарда лет

Aug 30, 2023

Хенрик5000/iStock

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Задолго до появления древних людей Земля в доисторические времена была в значительной степени населена микробными формами жизни. И вот теперь ученые проследили древнюю запись эукариотической жизни на Земле.

Начнем с того, что эукариоты — это разнообразная группа организмов с ядрами в клетках. Это широкий термин, обозначающий «царство жизни», включающее всех животных, растения и водоросли. По оценкам, эукариоты существуют уже более 2 миллиардов лет.

Команда исследователей обнаружила уникальную молекулярную запись эукариот. Обнаружение окаменелостей ранних эукариот может помочь лучше понять условия, лежащие в основе эволюции сложных форм жизни.

В древних горных породах они обнаружили новый тип стероидов, представляющих собой биологически активные органические соединения. Его называют протостероидами.

Это открытие предполагает, что сложная эукариотическая жизнь была в изобилии на протяжении всего средневековья Земли. Это даже подтверждает гипотезу лауреата Нобелевской премии Конрада Блоха о присутствии древних стероидных соединений.

Окаменелости древних организмов-эукариотов редки, но исследователи предположили, что в горных породах могут быть некоторые следы молекулярных окаменелостей.

Исследователи обнаружили молекулы протостероидов в среднепротерозойских осадочных слоях австралийской формации Барни-Крик. Возраст этих пород составляет 1,64 миллиарда лет.

Австралийский национальный университет

Полученные данные подтверждают доминирование ранних эукариот в водной среде обитания по крайней мере 0,8–1,6 миллиарда лет назад.

«Почти все эукариоты биосинтезируют стероиды, такие как холестерин, который вырабатывается людьми и большинством других животных», — сказал Бенджамин Неттерсхайм из MARUM, Бременского университета и один из первых авторов этого исследования в официальном сообщении.

Неттерсхайм добавляет: «Из-за потенциально неблагоприятного воздействия повышенного уровня холестерина на здоровье человека холестерин не имеет лучшей репутации с медицинской точки зрения. Однако эти липидные молекулы являются неотъемлемой частью мембран эукариотических клеток, где они помогают в различных физиологических процессах. "Ища окаменелые стероиды в древних камнях, мы можем проследить эволюцию все более сложной жизни".

Но как ученые нашли этот новый тип молекул в древних камнях? Ведь это довольно сложный процесс.

Исследователи начали с экспериментов с несколькими стратегиями преобразования известных современных стероидов в их окаменелые аналоги. Это улучшило их понимание того, что искать.

«Как только мы узнали нашу цель, мы обнаружили, что десятки других камней, взятых из водных путей по всему миру, которым миллиард лет, сочатся похожими ископаемыми молекулами», — сказал Йохен Брокс, первый автор этого исследования из Австралийского национального университета (Австралийский национальный университет). АНУ).

Определив цель, ученые использовали лазер, чтобы заглянуть в древние камни, а для обнаружения молекул применили масс-спектрометр сверхвысокого разрешения.

Авторы подчеркивают, что продукты метаболизма цианобактерий и древнейших эукариотических водорослей начали наполнять атмосферу Земли кислородом около сотен миллионов лет назад.

Вскоре после того, как произошло холодное событие «Земля-снежок», и сообщества протостеринов начали исчезать с земного шара. Последний общий предок всех ныне живущих эукариотов, возможно, жил от 1,2 до 1,8 миллиардов лет назад.

Вполне возможно, что последний общий предок всех ныне живущих эукариот жил от 1,2 до 1,8 миллиарда лет назад. Его потомки эволюционировали, чтобы приспосабливаться к теплу, холоду и ультрафиолетовым лучам, и в конечном итоге вытеснили своих предков.

Результаты были опубликованы в журнале Nature.

Аннотация исследования:

Эукариотическая жизнь, по-видимому, процветала на удивление поздно в истории нашей планеты. Эта точка зрения основана на низком разнообразии диагностических окаменелостей эукариот в морских отложениях среднего протерозоя (около 1600–800 миллионов лет назад) и отсутствии стеранов, молекулярных окаменелостей мембранных стеролов эукариот. Этот дефицит останков эукариот трудно совместить с молекулярными часами, которые предполагают, что последний общий предок эукариот (LECA) уже появился примерно между 1200 и более 1800 миллионами лет назад. LECA, в свою очередь, должно было предшествовать эукариотическим формам стволовой группы на несколько сотен миллионов лет3. Здесь мы сообщаем об открытии обильных протостероидов в осадочных породах среднего протерозоя. Эти первичные соединения ранее оставались незамеченными, поскольку их структуры представляют собой ранние промежуточные соединения современного пути биосинтеза стеринов, как предсказывал Конрад Блох4. Протостероиды обнаруживают экологически значимую «протостериновую биоту», которая была широко распространена и в изобилии в водной среде по крайней мере от 1640 до примерно 800 миллионов лет назад и которая, вероятно, включала древние бактерии, продуцирующие протостерол, и эукариоты с глубоко разветвленными стволовыми группами. Современные эукариоты начали появляться в тонийский период (от 1000 до 720 миллионов лет назад), чему способствовало распространение красных водорослей (родофитов) примерно 800 миллионов лет назад. Эта «тонианская трансформация» стала одним из самых глубоких экологических поворотных моментов в истории Земли.