Морські мікроби залишили сліди життя там, де не було Сонця

Уявіть собі морське дно на глибині, куди ніколи не доходять промені Сонця. Там, у повній темряві, в товстих шарах стародавніх осадів з Марокко, вчені знайшли зморшкуваті візерунки, які зазвичай бувають лише у мілких, сонячних лагунах. Нове дослідження, описане Геологічним товариством Америки та переказане на науковому порталі, показує: мікробне життя могло процвітати в темному глибоководді значно частіше, ніж вважали раніше.

Що відомо коротко

• У глибоководних осадових породах Марокко виявили зморшкуваті структури, схожі на сліди мікробних матів.
• Ці породи утворилися в турбідітах — глибоководних відкладеннях, сформованих підводними «лавинами» мулу й піску.
• Глибина середовища осадження становила щонайменше 180 метрів, де сонячне світло вже не проникає.
• Хімічний аналіз показав збагачення вуглецем під зморшками, що вказує на активність мікроорганізмів.
• Вчені дійшли висновку, що структури створили хемосинтетичні мікроби, а не водорості, які залежать від світла.

Як виглядають «зморшки» мікробного життя

Зморшкуваті структури — це дрібні гребінці й западини на поверхні піщаних шарів, ніби хтось провів по ще вологому піску м’якою тканиною. Такі візерунки виникають, коли мікробні спільноти утворюють щільні мати на дні водойм і «склеюють» зерна осаду.

Зазвичай ці мати складаються з водоростей і бактерій, які живляться енергією Сонця. Вони ростуть у мілководних, добре освітлених зонах — на кшталт сучасних лагун або припливно-відпливних рівнин. Там, де багато світла, фотосинтез працює як потужний двигун, що живить ці мікроскопічні «килимки життя».

Проблема в тому, що такі структури дуже крихкі. Коли тварини почали масово рити ходи в морському дні сотні мільйонів років тому, більшість цих тонких візерунків просто знищувалася ще до того, як встигала застигнути в камені. Тому зморшки рідко зустрічаються в породах молодших за приблизно 540 мільйонів років.

Чому знахідка в Марокко суперечить очікуванням

Під час походу через Долину Дадес у Марокко палеоекологиня й геобіологиня Роуен Мартіндейл (Rowan Martindale) з Техаського університету в Остіні помітила на поверхні турбідітних шарів щось дивне. Серед звичних хвилястих ряботінь від течій виділялася площина з характерними зморшками мікробних матів.

Турбідіти — це осади, що утворюються, коли підводні «лавини» мулу, піску й уламків скочуються по схилу морського дна й розтікаються в глибші частини океану. Вони накопичуються на значних глибинах, далеко від сонячного світла. У цьому випадку — щонайменше на глибині близько 180 метрів.

На такій глибині фотосинтетичні водорості вже не виживають: світла замало. До того ж вік порід — близько 180 мільйонів років — відповідає часу, коли тварини вже активно рили й перемішували осад на дні моря. Усе це означає, що ніжні мікробні візерунки мали б бути зруйновані або взагалі не виникнути.

Тож перед дослідниками постала загадка: якщо це справді зморшки мікробних матів, то хто їх створив у темряві й попри активність донних тварин?

Як вчені довели мікробне походження зморшок

Команда Мартіндейл спочатку переконалася, що породи справді є глибоководними турбідітами. Геологічні ознаки — послідовність шарів, структура осадів — відповідали саме підводним «лавинам», а не мілководним пляжам чи лагунам.

Далі дослідники шукали хімічні сліди життя. У шарах безпосередньо під зморшками вони виявили підвищений вміст вуглецю. Таке збагачення часто пов’язують із накопиченням органічної речовини — залишків мікроорганізмів або продуктів їхньої діяльності.

Щоб зрозуміти, хто саме міг створити ці структури, вчені звернулися до сучасних океанів. Відео з дистанційно керованих апаратів показало: навіть далеко нижче фотічної зони, де панує темрява, на дні можуть формуватися мікробні мати. Але їх живить не світло, а хімічна енергія.

Такі спільноти складаються з хемосинтетичних бактерій. Вони отримують енергію з хімічних реакцій — наприклад, окиснення сірководню чи метану — й можуть існувати там, де фотосинтез неможливий. Це своєрідні «підземні електростанції», що працюють без жодного променя Сонця.

Сценарій: як глибоководні бактерії «намалювали» візерунки

Об’єднавши геологічні спостереження, хімічні дані й сучасні аналоги, дослідники запропонували пояснення. Кожен турбідітний потік приносив на глибоке дно порцію мулу, піску, поживних речовин і органічних решток. Коли цей матеріал осідав, у товщі осаду починали розкладатися органічні сполуки, споживаючи кисень.

У міру зменшення вмісту кисню створювалися умови, сприятливі для хемосинтетичних мікробів. Під час відносно спокійних періодів між підводними «лавинами» ці бактерії могли розростатися на поверхні осаду, утворюючи мати й залишаючи характерні зморшки.

Здебільшого наступні турбідітні потоки знову зривали й засипали ці мікробні килимки, стираючи їхні сліди. Але іноді поєднання швидкості осадження, складу осаду й активності тварин виявлялося таким, що зморшки встигали «запечататися» новим шаром і зберегтися на мільйони років.

Що це змінює в пошуках давнього життя

Традиційно зморшкуваті структури вважали майже виключно ознакою фотосинтетичних мікробних матів у мілководді. Відповідно, глибоководні турбідіти часто навіть не розглядали як перспективні місця для пошуку таких слідів.

Нове дослідження показує іншу картину: подібні візерунки можуть створювати й хемосинтетичні спільноти в темряві. Якщо це так, геологам, можливо, доведеться переглянути давні колекції порід і уважніше придивитися до глибоководних відкладів, які раніше вважали «непридатними» для збереження мікробних матів.

Роуен Мартіндейл наголошує, що зморшкові структури — важливі свідчення ранньої еволюції життя. І якщо ігнорувати їхню можливу присутність у турбідітах, можна втратити цілий пласт історії мікробних екосистем Землі.

Команда сподівається, що майбутні лабораторні експерименти допоможуть детальніше відтворити умови формування таких структур у глибокій воді й підтвердити роль хемосинтезу.

FAQ

Це вже остаточний доказ існування хемосинтетичних матів у минулому?

Дослідження наводить узгоджений набір геологічних, хімічних і сучасних аналогів, які вказують на хемосинтетичне походження зморшок. Однак вчені самі підкреслюють потребу в додаткових експериментах і спостереженнях, щоб краще зрозуміти механізм їхнього формування.

Чому такі структури рідко знаходять у відносно «молодих» породах?

Після різкого зростання різноманіття тварин морське дно стало активно «переорюватися» їхніми ходами й норами. Ця біотурбація руйнує тонкі мікробні мати й їхні візерунки ще до того, як вони встигають законсервуватися в осаді, тому збережені зморшки в молодших породах — велика рідкість.

Чи може це допомогти в пошуках життя на інших планетах?

Дослідження прямо не розглядає інші планети, але показує важливу ідею: життя може залишати впізнавані сліди навіть у темних, глибоких середовищах, де немає Сонця. Це розширює наше уявлення про те, які структури й у яких умовах варто шукати як можливі сигнатури мікробної активності.

Чому вчені раніше не помічали таких зморшок у турбідітах?

Частково через упередження: вважалося, що зморшки пов’язані з фотосинтезом і мілководдям, тож глибоководні відклади не розглядали як «правильне» місце для їхнього пошуку. Крім того, турбідітні послідовності часто вивчають з інших причин, і дрібні поверхневі структури могли просто залишатися поза увагою.

🤯 Історія життя на Землі виявляється не лише історією сонячних лагун, а й історією темних, хімічно живлених глибин — і кожна така зморшка в камені нагадує, що навіть у місцях, де ми не чекаємо нічого живого, мікроби здатні створювати цілі невидимі світи.

???????: ScienceDaily