Життя на Землі могло існувати задовго до того, як планета наповнилася киснем. Але звідки перші організми брали енергію? Нова знахідка на дні Червоного моря підказує несподівану відповідь — їм могли допомагати хімічні реакції за участю металів.
На глибині приблизно 1770 метрів дослідники вивчили надзвичайно солоні підводні водойми, відомі як розсоли. Це темні басейни без кисню, де умови настільки суворі, що ще недавно їх вважали майже безжиттєвими. Але виявилося протилежне.
У такому середовищі процвітають бактерії та археї — мікроорганізми, здатні виживати там, де більшість інших форм життя просто не витримала б. Саме вони можуть зберігати підказки про те, як працювали найдавніші екосистеми Землі.
Енергія з металів замість сонячного світла
Під шаром мікроорганізмів на дні активного розсолу вчені виявили незвичайно високі концентрації марганцю, заліза, молібдену та міді. У деяких ділянках кількість металів була більш ніж у 100 разів вищою, ніж у сусідніх донних відкладах.
Щоб зрозуміти, що відбувається, дослідники проаналізували не лише самі відклади, а й генетичний матеріал мікроорганізмів. Аналіз ДНК і РНК показав присутність, зокрема, мікроорганізмів роду Nitrospira, здатних окиснювати марганець. І тут з’явилася ключова підказка.
Під час окиснення речовина втрачає електрони. Для певних мікроорганізмів такі хімічні реакції можуть бути джерелом енергії. Тобто замість сонячного світла або кисню вони потенційно могли використовувати хімічну енергію, пов’язану з перетворенням металів. Це особливо цікаво, якщо перенести знахідку в далеке минуле.
Земля до кисню була зовсім іншою
Приблизно 2,4–2,2 мільярда років тому в атмосфері Землі почалося різке зростання концентрації кисню — подія, яку називають Великою кисневою подією. Але життя існувало задовго до цього.
Як саме воно отримувало енергію в стародавніх океанах, залишається одним із важливих питань для науки. Нове дослідження показує, що окиснення марганцю та заліза могло бути одним із таких джерел енергії.
Втім, це не означає, що вчені нарешті знайшли «рецепт» появи першого життя. Йдеться про можливий механізм підтримання життєдіяльності вже існуючих мікроорганізмів.
Ще дивніше — сліди залишаються після смерті водойми
Найцікавішу частину дослідження вчені знайшли на дні іншої, вже давно зниклої водойми. Приблизно на 1400-метровій глибині вони виявили западину, оточену мінеральними кільцями та заповнену рештками морських організмів. Схоже, колись тут також існував розсольний басейн.
І його відклади зберегли хімічні сліди, схожі на ті, що спостерігали в активній водоймі: окиснений марганець та органічна речовина з підвищеним вмістом молібдену. Це може виявитися особливо важливим для пошуку слідів давнього життя.
Якщо подібні хімічні «відбитки» справді здатні зберігатися мільйони або навіть мільярди років, дослідники зможуть шукати їх у стародавніх породах — навіть тоді, коли самих мікроорганізмів давно не залишилося.
Можливо, найдавніше життя на Землі залишило після себе не скам’янілості, а хімічні сліди. І тепер учені знають, на що саме варто звертати увагу.