Глубоководные колыбели жизни: древние микробы, найденные там, где их не ждали

Новые находки окаменелых отпечатков древних микробных колоний свидетельствуют: поиски древнейшей жизни на Земле необходимо вести не только на мелководьях, но и в более глубоких, нестабильных зонах древних океанов.

Морщинистые ископаемые структуры были обнаружены в Центральном Высоком Атласе в Марокко. Удивительно, но они отпечатаны на турбидитах — отложениях, сформированных подводными оползнями и мутьевыми потоками. Это противоречит устоявшимся представлениям, поскольку современные микробные маты, похожие на эти ископаемые, обычно растут на мелководье, где фотосинтезирующие бактерии используют солнечный свет.

Однако марокканские турбидиты образовались как минимум на глубине 180 метров около 180 миллионов лет назад, в раннеюрскую эпоху. «Таких морщинистых структур просто не должно быть в этой глубоководной обстановке», — отметила Роуэн Мартиндейл, геобиолог из Техасского университета в Остине.

Мартиндейл, ведущий автор статьи, опубликованной 3 декабря в журнале Geology, почти буквально наткнулась на эти окаменелости, изучая древние рифы в долине Дадес. Под ногами на мелкозернистом песчанике и алевролите она заметила рябь, похожую на морщинистые узоры.

Эти «морщины» напоминают отпечатки фотосинтетических микробных матов — слоистых сообществ бактерий, которые формируются на дне водоемов. Однако такие тонкие узоры, как правило, стираются активностью животных, поэтому они крайне редки в породах моложе 540 миллионов лет. Более того, химический анализ показал, что эти глубинные маты не могли быть фотосинтетическими — свет сюда почти не проникал.

Ключ к разгадке дало высокое содержание углерода в этих слоях, что явно указывало на биологическое происхождение. Исследователи пришли к выводу, что эта древняя жизнь была хемосинтетической: микробы получали энергию не от солнца, а за счет химических реакций, вероятно, окисляя соединения серы или метан.

Как же эти сообщества выживали в глубоководной темноте? Учёные считают, что цикл их существования был напрямую связан с подводными оползнями. Оползни, сходящие с континентального склона в глубины, захватывали с собой органический материал. Его разложение на дне генерировало богатый «буфет» химических соединений — таких как сероводород и метан, — которые и служили пищей для хемосинтетических бактерий. Между оползнями микробные маты процветали на накопленных запасах. Последующий мутьевой поток мог их уничтожить, но в некоторых случаях — наоборот, быстро погрести под слоем осадка, идеально сохранив их нежные отпечатки для потомков.

Это открытие меняет ориентиры для палеонтологов. Оно предполагает, что поиск следов древнейшей жизни, особенно хемосинтетической, должен активно вестись не только в традиционных мелководных отложениях, но и в глубоководных турбидитовых комплексах. Такие среды, ранее считавшиеся негостеприимными, могли быть важнейшими инкубаторами и убежищами для ранних экосистем на Земле и, возможно, за ее пределами.

«Морщинистые структуры — это действительно важные свидетельства ранней эволюции жизни, — подчеркивает Мартиндейл. — И теперь мы знаем, что искать их нужно в более широком спектре геологических условий».

Это открытие имеет значение не только для земной палеонтологии, но и для астробиологии. Оно расширяет перечень потенциально обитаемых сред на других планетах и спутниках. Например, подледные океаны спутников Юпитера (Европа) и Сатурна (Энцелад) лишены солнечного света, но могут обладать химической энергией за счет гидротермальной активности и приливного нагрева. Там, в полной темноте, теоретически могли бы существовать экосистемы, основанные на хемосинтезе, подобные тем, что процветали в глубоководьях юрского Марокко.

Таким образом, марроканские ископаемые служат земным аналогом и важным ориентиром. Они показывают, что биосигнатуры (в данном случае характерные морщинистые текстуры и геохимические аномалии) могут сохраняться в породах, сформированных катастрофическими событиями в глубоководных условиях. Это знание поможет в планировании будущих миссий по поиску следов жизни, например, на Марсе, где в далеком прошлом также могли существовать глубоководные водоемы и происходить схожие оползневые процессы. Охота за древнейшими следами жизни вступает в новую фазу, спускаясь в темные, беспокойные глубины прошлого.