Ученые нашли следы существования жизни на Земле возрастом 4 млрд лет

Обнаружены свидетельства того, что жизнь на Земле существовала 3,95 миллиарда лет назад. Получить их группе японских ученых удалось с помощью анализа изотопного состава углерода в графитовых и карбонатных минералах эоархея с полуострова Лабрадор (Канада). Это наиболее раннее достоверное свидетельство наличия жизни, возраст предыдущих был примерно на 200 миллионов лет меньше. Исследование опубликовано в Nature.

Точное время происхождения жизни на Земле остается неизвестным даже с точностью до сотен миллионов лет. Максимально древнее достоверное свидетельство жизни на сегодняшний день имело возраст 3,7 миллиарда лет. Это строматолиты в формации Исуа — морские отложения, которые возникают из пленок микроорганизмов. Осадочных пород такого возраста сейчас осталось очень мало, поэтому подробный анализ каждой из них крайне важен. Например, проведенные несколько лет назад исследования, основанные на изотопном составе углерода в цирконе, свидетельствовали о возможном наличии жизни примерно 4,1 миллиарда лет назад. Однако такой изотопный состав в этих породах мог быть вызван и другими причинами.

В своей новой работе японские ученые проанализировали состав осадочных пород возрастом 3,95 миллиарда лет с полуострова Лабрадор в Канаде и обнаружили в нем следы жизни. Исследователи проанализировали несколько образцов мелкозернистых пород, взятых в разных точках в районе Сент-Джонса. В этих породах были обнаружены зерна графита в виде агрегатов продолговатой формы длиной от десяти до ста микрон.

Ученые определили содержание углерода, который в породах содержался в графитной и карбонатной формах. Общее содержание органического углерода в этих породах составило от 0,02 до 0,62 процента. Обычно такой уровень углерода соответствует более молодым породам. Однако ученые определили, что температуры кристаллизации минералов, содержащих углерод, и минерала-«хозяина» совпадают. Это говорит о том, что такое необычное содержание углерода не является результатом загрязнения со стороны пород меньшего возраста.

Однако само по себе малое содержание углерода не может являться свидетельством существования жизни. Для более полного анализа ученые также изучили изотопный состав углерода для обеих форм углерода. Оказалось, что отличия изотопного состава между графитной и карбонатной формами достигают 25 промилле. По словам ученых, это больше, чем в турбидитовых осадочных породах, найденных в формации Исуа, и однозначно говорит о биогенном происхождении органической фазы углерода. К такому отличию могла привести только жизнедеятельность автотрофных организмов, которые использовали при этом цикл Кальвина или восстановительный цикл трикарбоновых кислот.

Таким образом, содержание углерода и разница изотопного состава между различными его формами однозначно говорит о биогенном происхождении углерода. По словам ученых, эти данные помогут лучше понять причины возникновения жизни на Земле.

Согласно существующим сейчас оценкам, эволюционное разделение на бактерий и архей произошло как раз примерно четыре миллиарда лет назад, и новые данные косвенно подтверждают эти оценки. На появление многоклеточных организмов потребовалось еще около двух миллиардов лет, а самые древние их окаменелости имеют возраст 1,56 миллиардов лет.

Текст: Александр Дубов.

Изображение Takayuki Tashiro et al./ Nature, 2017. Образец исследованной породы. Черные участки — минералы, содержащие углерод в графитовой форме.