Древнейшие микрофоссилии можно отличить от похожих органоминеральных образований по химическому составу

Группа американских геохимиков синтезировала в лабораторных условиях микроструктуры, внешне напоминающие различные формы бактерий и грибов. Эти биоморфы состояли из серы и органики — таковы были условия синтеза. Авторы провели детальное исследование этих биоморф, сравнив их с известными архейскими и протерозойскими фоссилиями, а также с живущей ныне серобактерией Thiothrix. Ученых интересовали не сходства синтезированных биоморф с настоящими микрофоссилиями — они очень похожи!, — а их различия. Выяснилось, что отличить одно от другого можно лишь с учетом детального химического состава органики. Также показано, что синтезированные биоморфы лучше сохраняются при минерализации кремнием, чем настоящие нити и клетки Thiothrix.

Группе геохимиков под руководством Жюли Космидис (Julie Cosmidis) из Университета штата Пенсильвания удалось синтезировать в лабораторных условиях микроструктуры, внешне напоминающие различные формы микробов и грибов. Эти биоморфы состояли из серы и органики — таковы были условия синтеза (рис. 1). Предположим, что подобные структуры будут синтезироваться в осадке, — а в этом нет ничего недопустимо сложного, так как для этого нужны лишь вездесущие сульфиды, простые сахара и короткие растворимые белки. Как отличить их от фоссилизованных микроорганизмов, в частности серобактерий, живущих в условиях изобилия сульфидов? Вокруг этого вопроса строилось исследование, результаты которого недавно были опубликованы в журнале Geology.

Для затравки авторы проиллюстрировали сходство формы сераорганических биоморф с известными архейскими и протерозойскими фоссилиями (рис. 2). Показаны сферические и нитчатые формы, среди нитчатых образований есть изогнутые, по-разному ветвящиеся, а также собранные в пучки и розетки или просто в перепутанные клубки.

Из этого сравнения с очевидностью следует, что форма ископаемого органического образования не обязательно говорит о его «биологическом» происхождении. Требуются дополнительные признаки. Чтобы их выявить, ученые поставили эксперимент с биоморфами и живой серобактерией Thiothrix (рис. 3).

Изготовленные биоморфы и живые бактерии были помещены в раствор кремнистого натрия (окремнение очень характерно для древнейших микрофоссилий) и оставили на пять месяцев. Затем извлекли получившиеся «фоссилии», сфотографировали и проанализировали их химический состав.

Уже через две недели биоморфы и бактерии выглядели по-разному. Биоморфы сохранили свою форму, но стали полыми внутри. Клетки бактерий Thiothrix потеряли свою цилиндрическую форму и превратились в плоские разорванные ленты. Нужно отметить, что разные бактерии могут сохранять свою форму и дольше — все зависит, по-видимому, от условий эксперимента и вида бактерии. Однако, по моим наблюдениям, даже стойкие нитчатые бактерии, такие, как цианобактерии в полисахаридных чехлах, в обычных экспериментальных условиях уплощаются и деформируются до неузнаваемости. А биоморфы, по крайней мере, полые сферические, нередко встречаются в глинистых и силикатных породах, и их легко можно принять за нечто «биологическое». Так что они, по всей видимости и в природных условиях сохраняются относительно долго. Но в любом случае данный вывод о большей устойчивости формы искусственных биоморф касается только экспериментальных условий. Насколько они адекватны природным условиям захоронения в кремнистых породах, тем более на древней планете, мы пока не понимаем.

И биоморфы, и бактерии Thiothrix сверху покрылись кремнием и растеряли свою серу. Она перешла в растворимую форму (в виде полисульфидов) и оказалась снаружи в среде или на поверхности «фоссилий». Именно из-за потери внутреннего серного содержания биоморфы оказались полыми. Полисульфиды легко соединяются с органическими молекулами, поэтому из раствора они частично осели на поверхность биоморфов. Если бы в растворе присутствовало железо, оно бы немедленно среагировало с этой серой, и биоморфы оказались бы пиритизироваными. Именно это часто наблюдается в органических микрофоссилиях.

Единственное различие биоморф и окремненных бактерий Thiothrix, которое авторы работы сочли надежным, — это состав их органики. В биоморфах практически отсутствовали амиды, а в тиотриксе — ненасыщенные углеводороды. По мнению авторов, соотношение этих соединений, а точнее их форм, видоизмененных диагенезом, может служить указанием на биологическую природу остатков. Осталось лишь проверить это предположение на практике.

В настоящее время палеонтологи чрезвычайно строго относятся к описаниям микрофоссилий из архейских и протерозойских пород. Если еще 20 лет назад любое органическое образование, с виду «биологическое», немедленно объявляли свидетельством древней жизни, то теперь все изменилось. Стало гораздо больше известно о загрязнениях, как современных, так и просочившихся в древние слои из более молодых пластов. Это касается и микробных загрязнений, и изотопов с биомаркерами. «Биологическая» форма теперь вызывает не восторг, а напряженный скепсис и отмашки в сторону микроминералогии.

Для слоистых структур, напоминающих строматолиты, во многих случаях найдены абиотические объяснения. Сейчас самыми ранними более-менее доказанными настоящими ископаемыми считаются микрофоссилии австралийской формации Дрессер (см. Dresser formation) возрастом 3,5 млрд лет. Относительно остальных находок дебаты продолжаются, обретая все более специальный контекст, детализацию и терминологию. Сориентироваться в этих дебатах поможет статья Challenges in evidencing the earliest traces of life, опубликованная в журнале Nature полтора года назад. Спорщики энергичны в своих поисках и добросовестны. Так что есть надежда, что читателю преподносятся не желаемые фантазии, а реальное положение текущего научного поиска.

Источник: elementy.ru

. .