Морські губки зовсім не схожі на істот, яких ви бачите в зоопарку чи на шоу дикої природи. У них немає мозку, очей чи навіть органів. Але, згідно з новим дослідженням, їхні давні родичі, можливо, були серед перших тварин, які коли-небудь існували на Землі.
Вчені, які проводили дослідження, знайшли те, що вони називають «хімічними скам’янілостями» у породах віком понад 541 мільйон років. Це не кістки чи панцирі. Це молекули, які колись походили від живих організмів і якимось чином збереглися в земній корі через тепло, тиск і час.
Дослідники виявили особливі форми стеранів — хімічних сполук, що походять від стеролів, таких як холестерин. Стерини використовуються майже всіма складними живими організмами для побудови та підтримки клітинних мембран. У цьому випадку стерани мали 30 та 31 атом вуглецю — що дуже незвично.
Сьогодні лише кілька організмів виробляють стероли з таким числом атомів. Один з них — м’яка морська губка, що фільтрує воду, відома як демогубка. Ці губки досі існують і їх можна знайти в океанах по всьому світу. Вони бувають усіх форм, розмірів і кольорів. І їхні давні родичі, можливо, були дуже схожі на них, тільки без химерних скелетів.
Дослідницька група включала вчених з Массачусетського технологічного інституту, Каліфорнійського технологічного інституту та кількох університетів США і Європи. За словами провідного автора дослідження Любни Шавар, ключем до розгадки таємниці було правильно поставлене запитання.
«Ці особливі стерани були там весь час, — сказав Шавар. — Потрібно було ставити правильні запитання, щоб знайти їх та по-справжньому зрозуміти їхнє значення і походження».
Ще у 2009 році ця ж команда виявила ранні натяки на стерани, пов’язані з губками, зокрема 30-вуглецевий тип, у породах з Оману. Але не всі погоджувалися, що джерелом були губки. Дехто вважав, що молекули могли походити від інших мікробів або навіть неживих хімічних процесів.
Цього разу команда копнула глибше — буквально. Вони зібрали зразки гірських порід з Оману, західної Індії та Сибіру.
Зразки датуються едіакарським періодом — часом в історії Землі між 635 і 541 мільйонами років тому, який передував «кембрійському вибуху» життя. Камені містили стерани як C30, так і C31. Щоб підтвердити їхнє походження, команда також вивчала живі губки та навіть синтезувала вісім різних стеролів C31 у лабораторії.
Експерти імітували природні процеси, які відбуваються, коли органічні рештки залишаються похованими в осадових породах на сотні мільйонів років — тепло, тиск і хімічні реакції. Команда виявила, що лише два стероли розпалися на ту саму форму стеранів C31, що й у гірських породах. Інші не збігалися. Це свідчить про дуже специфічне біологічне джерело, яке найбільше відповідає сучасним демогубкам.
Стерини містяться у всіх еукаріотах — організмах зі складними клітинами. Рослинам, тваринам, грибам та деяким одноклітинним організмам вони потрібні для функціонування. Проте вид стеролів, які виробляє організм, залежить від його генів. У людини холестерин має 27 атомів вуглецю, у рослин стероли зазвичай мають 29. «Дуже незвично знайти стерол із 30 атомами вуглецю», — пояснив Шавар. Саме ця рідкість робить зв’язок із губками таким вагомим.
Команда стверджує, що висновки підкріплені трьома незалежними доказами. «Це поєднання того, що міститься в породі, що є у губці, і того, що можна виготовити в хімічній лабораторії», — зазначив Роджер Саммонс, один зі старших авторів дослідження. «Маємо три взаємоузгоджені лінії доказів, які вказують на те, що ці губки є одними з найдавніших тварин на Землі».
Тепер, коли вчені мають переконливі свідчення того, що певні стерани походять зі стародавніх морських губок, вони планують шукати подібні хімічні скам’янілості в гірських породах інших регіонів світу. Це допоможе точніше визначити момент, коли перші тварини почали з’являтися в океанах Землі.
«У цьому дослідженні ми показуємо, як автентифікувати біомаркер, перевіряючи, що сигнал справді походить від життя, а не від забруднення чи небіологічної хімії», — сказав Шавар.
Це відкриття допомагає зрозуміти не лише губок. Воно проливає світло на витоки життя, його еволюцію та ті сліди, які воно залишило у найнесподіваніших місцях. Наприклад, у шматку каменю в пустелі, який колись утримував дно стародавнього океану.
У цьому камені заховані хімічні відбитки однієї з найдавніших тварин Землі, яка жила задовго до появи перших риб, комах чи динозаврів. Повне дослідження було опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.