Около 1,6 миллиарда лет назад сообщество маленьких ярко-красных растительных форм жизни, плескавшихся в мелком бассейне допотопной воды, было выгравировано в камне до конца времен. Или, по крайней мере, до тех пор, пока команда шведских исследователей не раскопала их окаменевшие останки в осадочных породах в центральной Индии. Исследования, опубликованные на этой неделе в PloS Biology, свидетельствуют о том, что эта коллекция древних, недавно проанализированных окаменелостей, обнаруженных несколько лет назад, по всей видимости, представляет собой красные водоросли. Если это действительно так, то сложная многоклеточная жизнь развилась намного раньше, чем считали ранее, и эволюционное родовое древо жизни на Земле, возможно, нуждается в серьезной обрезке.
Первые следи жизни на Земле, вероятно, сформировались 3,5 миллиарда лет назад, примерно через миллиард лет после образования нашей планеты. А вот когда эти простые одноклеточные организмы, классифицированные как «прокариоты» из-за отсутствия ядра, эволюционировали в многоклеточные, нуклеированные формы, называемые эукариотами, этот вопрос еще не решен. Эукариот альга считается одной из старейших форм сложной жизни. И с учетом того, что предыдущие обнаруженные ископаемые датировали красные водоросли всего 1,2 миллиарда лет назад, новое открытие могло бы свести эволюционную линию времени почти на полмиллиарда лет.
Явную красную водоросль нашли в окаменелых пластинах цианобактерий, которые считаются первыми кислородообразующими жизнеформами, возникшими как предшественники водорослей и растений. (Хотя не все водоросли считаются «растениями» в соответствии с текущей классификацией, все они считаются растениями, поскольку используют фотосинтез для производства энергии). Растворяя окружающие породы уксусной кислотой — обычным методом, который применяется при раскопках окаменелостей — авторы новой работы обнаружили, по-видимому, две формы красной водоросли: трубчатый штамм, напоминающий сегментированную лапшу, и более мясистую разновидность, состоящую из многослойных коллекций клеток.
Авторы использовали метод под названием синхротронная рентгеновская томографическая микроскопия для построения трехмерной модели окаменелостей, чтобы выявить внутренние клеточные структуры, которые организмы, вероятно, использовали для производства энергии. Для определения возраста окаменелостей использовалась радиоактивная датировка. «Новые окаменелости обеспечивают осязаемые доказательства того, что развитая многоклеточность, по крайней мере у растений, появилась намного раньше, чем считалось ранее», говорит Стефан Бенгтсон, старший автор новой статьи и почетный профессор палеозоологии Шведского музея естественной истории. «Они предполагают, что сроки появления первых эукариот, возможно, придется радикально пересмотреть».
В отсутствие ДНК — которой никак нет в столь старых образцах — невозможно подтвердить, что новейшие ископаемые остались от красных водорослей. Это признает и Бенгтсон. Также он считает, что структуры окаменелостей имеют сильное сходство с структурами красной водоросли.
Пол Стротер, биолог из Бостонского колледжа, который изучает эволюцию водорослей и растений и который не принимал участия в новом исследовании, не согласен. «Если они и реальны, они все еще не проявляют никакой клеточной дифференциации. Все эти клетки практически одинаковы, их формы не представляют сложную многоклеточность», говорит он.
Председатель кафедры биологии Университета Висконсина-О-Клэр Уилсон Тейлор, также не принимавший участия в работе, отмечает, что даже если новые образцы действительно являются водорослями, поиск истоков происхождения сложной жизни займет еще много времени. «Если красные водоросли действительно развились к этому времени, это подразумевает предшествующий период эукариотической эволюции определенной длины», говорит он. «Но сколько он продолжался до этого появления эукариот на отметке 1,6 миллиарда лет, вот что непонятно». Тейлор объясняет, что эукариоты — по сути, вся немикроскопическая жизнь на Земле — вероятнее всего, появились, когда одна прокариота захватила другую и обрела симбиотические преимущества за счет таких отношений. Но сколько времени потребовалось, чтобы эта жизненно важная связь закрепилась в эволюционном процессе, неизвестно.
Как отмечает Бенгстон, в то время как красные водоросли не являются прямым предшественником растений — эта честь принадлежит предкам зеленых водорослей — сегодня они близки к одному общему предку всех растений на Земле. И если предполагать, что новые данные верны, главный вопрос, стоящий перед палеоботаниками, состоит в том, почему потребовался еще миллиард лет, чтобы появились более крупные и сложные организмы.
Ведь развитие высших растений и животных началось только 500-600 миллионов лет назад. Подводные водоросли, всплывающие над одеялами микробов, постепенно превращались в известные нам растения. Растения вышли на берег, сформировав новый ландшафт, который будет включать в себя сложные грибы и в конечном итоге наземных животных.
Бенгтсон надеется на дальнейшее изучение ранних популяций водорослей, чтобы лучше определить, где и когда они возникли и почему так долго находились в море. Хотя развилки эволюции, без сомнения, будут меняться — некоторые перенаправляться, другие перезагружаться — ученые в силах понять, какие из них будут вести к современной родословной жизни на Земле.
