Внимательный взгляд на смесь старых и недавно обнаруженных окаменелостей показывает, что древний вид фотосинтезирующих бактерий был одним из первых в своем роде, поселившимся на суше более 400 миллионов лет назад.
Характеристики микроба под названием Langiella scourfieldii относят его к категории цианобактерий, которые жили и процветали среди первых растений, растущих на суше, а также в водоемах с пресной водой и горячих источниках, как аналогичные виды живут и сегодня.
«С помощью 3D-реконструкций мы смогли увидеть свидетельства ветвления, характерного для Hapalosiphonacean цианобактерий», — говорит палеобиолог Кристин Струллу-Дерриен из Национального исторического музея в Великобритании. «Это интересно, потому что это означает, что это самые ранние цианобактерии этого типа, обнаруженные на суше».
Открытие было сделано в отщепах породы, представляющих самую раннюю из известных сохранившихся наземных экосистем в мире — деревни Райни в Шотландии. Хотя в ископаемых пластах возрастом 407 миллионов лет было выявлено разнообразие форм жизни, роль цианобактерий не ясна.
Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли (хотя на самом деле они не являются водорослями), — удивительные существа. Они очень важны для жизни, какой мы ее знаем сегодня, сыграв ключевую роль в превращении Земли в гостеприимную среду, которой она является сегодня, около 2,4 миллиарда лет назад. Когда они начали размножаться в водах Земли, они накачали воздух кислородом в ходе так называемого Великого события окисления.
Считаете ли вы это хорошим или плохим, зависит от того, на каком этапе истории Земли вы находитесь. С нашей счастливой, нынешней, кислородной точки зрения, это здорово. Для всей остальной жизни, которая адаптировалась к Земле в условиях низкого содержания кислорода, это было довольно разрушительно. Массовое вымирание является одним из таких разрушительных событий.
Но цианобактерий, которые сегодня процветают по всему миру, это не волновало. Фотосинтезирующие микробы просто продолжали существовать, приспосабливаясь к любым экологическим обстоятельствам, в которых они оказывались.
Поскольку считается, что цианобактерии возникли в пресноводной среде, предполагается, что они довольно легко и рано совершили прыжок из водных условий к жизни на суше.
Но как они заняли себе место, понять труднее. Новые результаты являются важной частью головоломки.
«Цианобактерии в раннем девоне играли ту же роль, что и сегодня», — говорит Струллу-Дериен. «Некоторые организмы используют их в пищу, но они также важны для фотосинтеза. Мы узнали, что они уже присутствовали, когда растения впервые начали колонизировать землю, и, возможно, даже конкурировали с ними за пространство».
Langiella scourfieldii была впервые обнаружена в 1959 году, но экземпляры было трудно различить. Однако с тех пор были обнаружены дополнительные экземпляры, что позволило исследователям провести более тщательное исследование.
Они использовали микроскопию сверхвысокого разрешения и 3D-реконструкцию новых образцов Langiella scourfieldii, чтобы выяснить, как она росла.
Они обнаружили доказательства структурной характеристики, известной как истинное ветвление, когда бактерии, срастающиеся вместе в линию, иногда удваиваются, что приводит к разветвлению другой линии. Это, по словам команды, является свидетельством того, что бактерии населяли влажную землю, окружающую горячие источники.
Вместе с другими доказательствами, такими как анализ молекулярных часов и такими образцами, как ветвящийся образец возрастом в миллиард лет, обнаруженный в Африке несколько лет назад, результаты показывают, что цианобактерии имеют гораздо более сложную эволюционную историю, чем та, которая сохранилась в летописи окаменелостей, говорят исследователи.
«Несмотря на появление эмбриофитов как конкурентов за пространство и питательные вещества, а также новых структурных элементов в экосистемах, которые становятся все более сложными, цианобактерии продолжали процветать как в горячих источниках Райни, так и в прилегающих водно-болотных угодьях, как они это делают сегодня в сопоставимых наземных средах», — пишут они. «Цианобактерии, способные быстро колонизироваться, процветали на затопленных поверхностях с отложениями растительных остатков».