Богатая экосистема морских водорослей на 600 миллионов лет раньше, чем считалось ранее

Первыми фотосинтезирующими организмами, производящими кислород, на Земле были цианобактерии. Их эволюция кардинально изменила Землю, позволив кислороду впервые накапливаться в атмосфере, а также позволила эволюционировать организмам, потребляющим кислород, включая эукариот. К эукариотам относятся животные, а также водоросли – широкая группа фотосинтезирующих организмов, производящих кислород, которые в настоящее время доминируют в фотосинтезе в современных океанах. Однако когда же водоросли начали заселять морские экосистемы и конкурировать с цианобактериями как важные фототрофные организмы?


В новом исследовании Чжан и др. Используют молекулярные остатки древних водорослей (так называемые биомаркеры), чтобы показать, что водоросли играли важную роль в морских экосистемах 1400 миллионов лет назад, примерно на 600 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.

Специфические биомаркеры, исследованные Чжаном и др., Представляют собой группу молекул стерана, полученных из стеролов, которые являются важными компонентами клеточных мембран эукариотических организмов. Особая трудность при анализе древних стеранов заключается в том, что образцы легко контаминируются стеранами из других источников. Источники загрязнения варьируются от стеранов, введенных во время отбора, транспортировки и обработки образцов, до геологического загрязнения стеранов, когда жидкости протекают через породы.

Чжан и др. Тщательно контролировали каждый из источников загрязнения и обнаружили, как и другие, что стераны не высвобождались при использовании стандартных протоколов для извлечения биомаркеров из таких древних горных пород, в данном случае формации Ксиамалинг возрастом 1400 миллионов лет на севере Китай.

Однако Шуйчан Чжан, ведущий автор исследования, предположил, что «есть некоторые ископаемые свидетельства существования эукариотических водорослей 1400 миллионов лет назад или даже раньше, поэтому мы задались вопросом, могут ли стераны в этих породах быть более тесно связаны с керогенами, а не легко высвобождается при стандартной экстракции биомаркеров “. Поэтому Чжан и др. Использовали протокол ступенчатого нагрева, при котором образцы медленно нагревали в золотых пробирках за 9 шагов от 300 ° C до 490 ° C. Органические молекулы, высвободившиеся на каждой из девяти стадий, экстрагировались, и стераны, указывающие на присутствие как красных, так и зеленых водорослей, высвобождались, особенно при более высоких температурах.

Чжан продолжает: «Многие будут обеспокоены тем, что стераны, которые мы нашли, были продуктом какого-то вида загрязнения. Мы также беспокоились об этом, но мы запускали параллельные образцы, которые были нагреты до высоких в течение их геологической истории и которые, следовательно, не содержали биомаркеров. Мы не обнаружили в них стеранов. Это означает, что наши протоколы были чистыми, и поэтому мы уверены, что найденные нами стераны были местными для породы ».

До сих пор не совсем понятно, почему стераны были так тесно связаны с керогеном и не высвобождались во время стандартных протоколов. Но результаты Zhang et al. показывают, что группы зеленых и красных водорослей присутствовали в морских экосистемах 1400 миллионов лет назад. Это на 600 миллионов лет раньше, чем следует из предыдущих исследований биомаркеров. Эта работа показывает, что линии красных и зеленых водорослей определенно эволюционировали к 1400 миллионам лет назад, и это должно быть полезным ограничением для определения времени общей истории эволюции эукариот. Эта работа также показывает, что по крайней мере некоторые древние морские экосистемы функционировали более похоже на современные экосистемы, чем считалось ранее, по крайней мере, в отношении типов фотосинтезирующих организмов, производящих органическое вещество. Кроме того, это означает, что было достаточно питательных веществ и кислорода, чтобы управлять присутствием экосистем, содержащих водоросли.

Профессор Дон Кэнфилд из Северного центра эволюции Земли Университета Южной Дании, соавтор исследования, добавляет: «Мы надеемся, что наше исследование вдохновит других на использование аналогичных методов, чтобы лучше раскрыть всю историю эволюции эукариот в геологическом времени. “

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments