Происхождение самой ранней жизни на Земле, до появления кислорода и фотосинтеза, остается загадкой. Ответы на нее могут скрываться на дне Красного моря, в рассоловых бассейнах. Новое исследование показывает, что эти темные и бескислородные впадины не были безжизненными. Для некоторых микроорганизмов они служили оазисами. А следы их жизнедеятельности сохраняются в осадках спустя миллионы лет после исчезновения самих микробов.
Что такое рассоловые бассейны
Рассоловые бассейны представляют собой подводные пруды или озера, расположенные на дне моря. Они темные, насыщенные солью и лишенные кислорода. Долгое время считалось, что жизнь там невозможна.
Однако исследования показали обратное. Для некоторых экстремофилов эти рассолы оказались не враждебной средой, а настоящими оазисами. Бактерии и археи, которые там процветают, оставляют геохимические следы, сохраняющиеся долго после их исчезновения.
Как проводилось исследование
Ученые проанализировали геохимический состав осадков и органических веществ в нескольких типах участков. Среди них были активный рассоловый бассейн, три несоленых участка морского дна и место, которое исследователи подозревали как вымерший рассол. Основанием послужили минеральные кольца вокруг впадины, наполненной останками погибших морских организмов.
Для характеристики микробных сообществ на этих участках применяли метагеномику и метатранскриптомику.
Что нашли в активном бассейне
Активный бассейн находится на глубине 1770 метров под поверхностью Красного моря. Он оказался полон бактерий и архей.
Осадки под микробным ковром были чрезвычайно обогащены металлами. Среди них марганец, железо, молибден и медь. В некоторых районах концентрация этих элементов более чем в сто раз превышала показатели несоленых бассейнов.
Вымершее озеро, расположенное почти на 1400 метров ниже поверхности моря, имело схожие паттерны обогащения.
Почему это важно для понимания ранней жизни
Наличие окисленного марганца и молибденсодержащего органического вещества в осадках как действующих, так и вымерших рассоловых бассейнов помогает лучше интерпретировать похожие структуры в геологической истории.
Метагеномный анализ активного бассейна выявил марганцевые окислители, такие как нитроспира. Это открытие вместе с окисленными железо-марганцевыми фазами в осадке дает некоторые доказательства того, что микробное окисление марганца могло служить механизмом производства энергии до подъема атмосферного кислорода.
Речь идет о периоде Великого окисления, которое произошло примерно 2,4–2,2 миллиарда лет назад.
Что это меняет в представлениях о древних океанах
Авторы отмечают, что необходимы дополнительные исследования. Однако результаты подтверждают гипотезы о том, что обогащение металлов в ранних океанах могло происходить независимо от кислородного фотосинтеза или фотоавтотрофии.
Хемотрофное окисление марганца и железа вполне могло стать двигателем самой ранней жизни в океанах. Иными словами, жизнь могла находить источник энергии не в свете и кислороде, а в химических реакциях с участием металлов.
