Древни химически отпечатъци сочат, че морските гъби като първите животни на Земята

Нови химически фосили в скали на 635 милиона години сочат, че гъбите са били сред първите животни на Земята. Съвременните морски гъби от клас Demospongiae, произвеждат същите стеролови отпечатъци, потвърждавайки връзката. Гъбите вероятно са се появили преди Камбрийската експлозия, по време на възстановяването на Земята от ледниковите периоди, превърнали Земята в "снежна топка". Водораслите и други организми произвеждат само следи от тези съединения, което ги прави малко вероятни източници на химичните следи в седиментите.

Учени са открили нови молекулярни доказателства, че морските гъби, едни от най-простите същества на Земята, вероятно са били сред първите животни на планетата. Откритието се фокусира върху два неидентифицирани досега химически фосила, открити в скали на възраст над 635 милиона години, което предлага нова подкрепа за идеята, че гъбите са се появили по време на бурен период, когато Земята се е размразявала от екстремни ледникови периоди.

Изследователският екип, ръководен от учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) и сътрудничещи институции, идентифицира редки молекули, запазени в древни седиментни скали от Оман, Сибир и Индия. Тези молекули действат като пръстови отпечатъци, съответстващи на химичните сигнатури, открити в живите морски гъби днес, но срещащи се рядко другаде в природата.

Съединенията, които те са идентифицирали, известни като 24-n-бутилхолестан и 24-sec-бутилхолестан, никога преди не са били разпознавани в древните скални записи. Статията им е публикувана в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Съпоставяне на древни скали със съвременни гъби

Откриването на тези древни молекули не беше лесно. Изследователският екип е трябвало да създаде осем различни стероидни съединения в лаборатория, за да ги сравни с фосилите, като например да направи списък с кандидати за идентификация. Само две от тези лабораторно създадени съединения са съответствали на откритите в скалите, потвърждавайки, че древните молекули произхождат от живи организми, а не от случайни химични реакции по време на погребването си в скалите.

Екипът също така е извлякъл и анализирал подобни съединения от 11 съвременни вида гъби. Когато химически променили тези съвременни молекули на гъбите, за да симулират случващото се в продължение на стотици милиони години, резултатите съвпадали много добре с древните скални проби.

Интересното е, че шест вида морски гъби, които произвеждат изобилни количества от един предварително идентифициран маркер за гъби, също така дават откриваеми количества от двете новоидентифицирани съединения. Това изследователите описват като "тандемни биомаркери", които работят заедно като двоен подпис, което улеснява увереното идентифициране на наличието на древни гъби.

Един тестван вид силициева гъба (Hexactinellida) показва напълно различни модели, произвеждайки предимно други видове съединения. Този контраст е помогнал да се потвърди, че целевите молекули представляват специфични пътища в определени групи гъби.

Callyspongia plicifera, лазурната гъба, е вид морска гъба, принадлежаща към семейство Callyspongiidae. Кредит: Flickr (CC BY-NC-ND 2.0)

Когато гъбите се появиха за първи път на Земята

Откриването на тези молекулярни фосили в скали, датиращи отпреди приблизително 635 до 541 милиона години, поставя морските гъби на Земята доста преди Камбрийската експлозия, период, когато повечето основни животински групи бързо се диверсифицират. Това време съвпада със скорошни открития на фосили, включително организъм от късна епоха от Южен Китай, идентифициран като възможна гъба с органичен скелет, но без минерализирани части.

Изследването е по-убедително, защото разглежда период, когато Земята се е възстановявала от тежки събития като "Земя-снежна топка", времена, когато ледът може да е покривал голяма част от планетата. Тези екстремни условия може да са създали възможности за появата и диверсификацията на многоклетъчния живот впоследствие.

Традиционните фосили на гъби от това време са оскъдни, защото ранните гъби вероятно не са имали твърди скелети, които се запазват добре в скалите. Химическите фосили запълват тази празнина, предоставяйки доказателства за форми на живот, които са оставили малко физически останки.

Една скална проба от формацията Масира Бей в Оман се оказва особено показателна. Като една от най-малко променените анализирани проби, тя е съдържала най-високите количества както известни досега маркери за гъби, така и новооткрити съединения. Съотношението на ключовите молекули достига 21.2, много по-високо от критерия от 0.5, който учените често използват, за да предположат произход на гъбите. Това е все едно, ако трябва да се докажете, че някой е бил в стая, намирането на един пръстов отпечатък може да е показателно, но намирането на множество различни пръстови отпечатъци във висока концентрация прави случая много по-убедителен.

Скали от по-късни периоди показват рязко намалени нива на тези маркери за морски гъби. Този спад е логичен, като се има предвид, че други животни са се диверсифицирали и вероятно са изместили гъбите като доминиращи животни в морската среда.

Изключване на водорасли и други източници

Учените също така разгледат скорошни предположения, че подобни химични сигнатури в древните скали може да оставени от водорасли, а не от гъби. Някои учени са предположили, че едноклетъчни организми, наречени Rhizaria, или химични промени по време на погребването в седиментите биха могли да обяснят необичайните модели, наблюдавани в тези древни скали.

Но изследователите откриват критични разлики, сочещи встрани от тези алтернативи. Докато Rhizaria произвеждат само следи от съответните молекули, едва 0.01% от общото им съдържание, древните скали показват изобилни концентрации. Съвременните водорасли произвеждат предимно други видове молекули и само следи от целевите съединения, което ги прави малко вероятни основни участници в древния скален запис.

Изследователският екип е разгледал и диагенезата, химичните промени, които скалите претърпяват по време на погребването в седиментите. Моделът на молекулите се е променил по начин, съответстващ на нагряването по време на погребението. Това е изключило случайни промени.

Усъвършенстваните методи разкриват молекулярни тайни

Съвременни техники са направили откритията възможни. Изследователският екип използва специализирано оборудване, което може да открива и идентифицира молекули, присъстващи в изключително ниски концентрации в сложни смеси, подобно на начина, по който криминалистите могат да намират следи от доказателства на местопрестъпления. Те са проверили идентификациите си, подлагайки проби на три различни вида анализ и са сравнили резултатите.

Тези молекулярни сигнатури помагат на учените да реконструират древни морски екосистеми и да разберат как ранните животни са повлияли на океанската химия по време на ключов период от историята на Земята.

Откритието потвърждава как химическите фосили могат да осветлят еволюционни събития, оставили минимални физически следи. Докато дебатите относно тълкуването на древни маркери продължават, идентифицирането на множество допълващи се молекулярни сигнатури изгражда по-силен аргумент за това кога са се появили гъбите и предоставя инструменти за проследяване на тяхното присъствие в различни скални образувания по целия свят.

Справка: Shawar, L., Love, G.D., Uveges, B.T., Zumberge, J.A., Cárdenas, P., Giner, J.-L., and Summons, R.E. (2025). “Chemical characterization of C31 sterols from sponges and Neoproterozoic fossil sterane counterparts,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(41), e2503009122. DOI: 10.1073/pnas.2503009122. Published September 29, 2025.

Източник: Ancient Chemical Fingerprints Point To Sea Sponges As Earth’s First Animals, StudyFinds Analysis

Още по темата

23/07/2024

Физика

Открит е загадъчен източник на кислород на 4 км дълбочина в океана, където фотосинтезата е невъзможна

19/05/2023

Животът

Гребенестите, а не морските гъби, може би са най-старата животинска група на Земята

10/02/2022

Животът

300-годишни арктически гъби пируват с труповете на съседни разлагащи се изчезнали същества

12/02/2017

Животът

Находка разкрива един постапокалиптичен свят изцяло доминиран от морски гъби