По време на древните периоди на "снежни топки" на Земята, когато цялата планета е била обвита в лед, животът може да е съществувал в малки езера с разтопена вода на повърхността на екваториалните ледници. Изследователи от MIT откриват, че тези водни басейни биха могли да поддържат сложен еукариотен живот, служейки като убежища за оцеляване при екстремни условия. Тяхното изследване на антарктическите езера с вода от разтопен лед. разкри не само доказателства за еукариоти, но и поразително разнообразие, формирано от фактори като солеността. Тези открития променят разбирането ни за това как животът е устоял на едно от най-суровите климатични събития в историята на Земята и в крайна сметка са подготвили почвата за еволюцията на сложни форми на живот.
Когато Земята замръзва, къде се е укрил животът, за да "възкръсне" после? Учени от MIT казват, че едно от убежищата може да са били локви от разтопен лед, които са разпръсквали ледената повърхност на планетата.
В проучване, публикувано в Nature Communications, изследователите съобщават, че преди 635 до 720 милиона години, по време на периоди, наречени като "Земя- снежна топка", когато голяма част от планетата е била покрита с лед, някои от нашите древни клетъчни предци е възможно да са изчаквали в езера с разтопен лед.
Учените откриват, че еукариотите - сложни клетъчни форми на живот, които в крайна сметка са еволюирали в разнообразния многоклетъчен живот, който виждаме днес - биха могли да оцелеят при глобалното замръзване, като са живели в плитки водни басейни. Тези малки, водни оазиси може да са се запазили върху сравнително плитки ледени покривки в екваториалните райони. Там ледената повърхност би могла да натрупа тъмен прах и отломки отдолу, което е стимулирало топенето на леда и събирането на тази вода в басейни. При температури, колебаещи се около 0 градуса по Целзий, получените басейни с разтопен лед биха могли да служат като обитаема среда за определени форми на ранен сложен живот.
Екипът е направил заключенията си въз основа на анализ на съвременните басейни с разтопен лед. Днес в Антарктида могат да се намерят малки басейни с разтопен лед по границите на ледените покривки. Условията по тези полярни ледени покривки са подобни на тези, които вероятно са съществували по ледените покривки близо до екватора по време на фазата "Снежна топка" на Земята.
Изследователите са анализирали проби от различни езера с вода от разтопен лед, разположени на ледения шелф Макмърдо в район, който за първи път е описан от членовете на експедицията на Робърт Фалкън Скот през 1903 г. като "мръсен лед". Изследователите от MIT открили ясни признаци на еукариотен живот във всяко езерце. Съобществата от еукариоти варирали между различните езерца, разкривайки изненадващо разнообразие от живот в цялата обстановка. Екипът също така установява, че солеността играе ключова роля за вида живот, който едно езерце може да приеме: Езерата, които са били по-солени, са имали по-сходни еукариотни съобщества, които са се различавали от тези в езерата с по-прясна вода.
"Показахме, че езерата с разтопен лед са валидни кандидати за мястото, където ранните еукариоти биха могли да се укрият по време на тези ледени събития на планетата", разказва водещият автор Фатима Хусейн (Fatima Husain), докторант в катедрата по науки за Земята, атмосферата и планетата (EAPS) на MIT. "Това ни показва, че разнообразието е налице и е възможно в подобни условия. Това наистина е история за устойчивостта на живота."
Съавторите на изследването от MIT включват професора по геобиология Роджър Съмънс (Roger Summons) и бившия постдокторант Томас Еванс, заедно с Жасмин Милар от университета в Кардиф, Ан Юнгблут от Природонаучния музей в Лондон и Иън Хоус от университета Уайкато в Нова Зеландия.
Фрагмент от цианобактериален мат, взет от периферията на езеро с вода от разтопен лед. Кредит: Roger Summons
Полярно топене
"Снежна топка Земя" е разговорният термин за периоди от време в историята на Земята, през които почти цялата планета е била покрита с лед. Често се използва като препратка към двете последователни, многомилионни периоди на заледявания, които са се случили по време на криогенския период, който геолозите наричат времето между 635 и 720 милиона години. Дали Земята е била по-скоро твърда снежна топка или по-мека "кишава топка", все още е предмет на спорове. Но учените са сигурни в едно нещо: По-голямата част от планетата е била дълбоко замразена, със средни глобални температури от минус 50 градуса по Целзий. Въпросът е бил: Как и къде е оцелял животът?
"Интересувахме се да разберем основите на сложния живот на Земята. Виждаме доказателства за еукариоти преди и след криогенския период във вкаменелостите, но до голяма степен ни липсваха преки доказателства за това къде може да са живели през това време", разказва Хюсеин. "Най-голямата част от тази мистерия е, че знаем, че животът е оцелял. Просто се опитваме да разберем как и къде."
Съществуват редица идеи за това къде организмите биха могли да се укриват по време на периодите "Снежна топка" на Земята, включително в определени участъци от открития океан (ако такива среди са съществували), в и около дълбоководни хидротермални извори и под ледени покривки. Разглеждайки басейни с разтопен лед, Хюсеин и нейните колеги преследват хипотезата, че повърхностните води от разтопения лед може също да са били способни да поддържат ранен еукариотен живот по това време.
"Има много хипотези за това къде животът би могъл да оцелее и да се е укрил по време на криогенския период, но нямаме отлични аналози за всички тях", отбелязва Хюсеин. "Езера с вода от разтопен на лед се срещат на Земята днес и са достъпни, което ни дава възможност наистина да се съсредоточим върху еукариотите, които живеят в тези среди."
Малко езерце, голям живот
За новото си проучване изследователите са анализирали проби, взети от басейни с разтопен лед в Антарктида. През 2018 г. Съмънс и колеги от Нова Зеландия пътували до регион на ледения шелф Макмърдо в Източна Антарктида, за който се знае, че има малки басейни с разтопен лед, всеки с дълбочина около метър и ширина няколко метра. Там водата замръзва чак до морското дъно, като в процеса улавя тъмни седименти и морски организми. Загубата на лед от повърхността, предизвикана от вятъра, създава нещо като конвейерна лента, която с течение на времето изнася тези задържани отломки на повърхността, където те абсорбират слънчевата топлина, причинявайки топене на леда, докато околният лед без отломки отразява входящата слънчева светлина, което води до образуването на плитки басейни с разтопен лед.
Дъното на всяко езерце е покрито с матове от микроби, които са се натрупвали през годините, образувайки слоеве от лепкави клетъчни съобщества.
"Тези матове могат да бъдат с дебелина няколко сантиметра, цветни и могат да бъдат много ясно наслоени", разказва Хюсеин.
Тези микробни подложки са съставени от цианобактерии, прокариотни, едноклетъчни фотосинтетични организми, които нямат клетъчно ядро или други организми. Макар че е известно, че тези древни микроби оцеляват в някои от най-суровите среди на Земята, включително езера с разтопен лед, изследователите са искали да разберат дали еукариотите - сложни организми, които са еволюирали в клетъчно ядро и други мембранно свързани органели - също могат да издържат на подобни трудни условия. Отговорът на този въпрос би изисквал нещо повече от микроскоп, тъй като определящите характеристики на микроскопичните еукариоти, присъстващи сред микробните подложки, са твърде фини, за да се различат с просто око.
За да характеризират еукариотите, екипът анализира матовете за специфични липиди, които те произвеждат, наречени стероли, както и генетични компоненти, наречени рибозомна рибонуклеинова киселина (рРНК), като и двата могат да се използват за идентифициране на организми с различна степен на специфичност. Тези два независими набора от анализи предоставят допълващи се свидетелства за определени еукариотни групи. Като част от изследването на липидите, учените откриват много стероли и рРНК гени, тясно свързани със специфични видове водорасли, протисти и микроскопични животни сред микробните постелки. Изследователите успяват да оценят видовете и относителното изобилие на липиди и рРНК гени от различните езера и откриват, че езерото е местообитание на изненадващо разнообразие от еукариотен живот.
"Нямаше две еднакви езера", разказва Хюсеин. "Има повтарящи се характеристики, но те присъстват в различно количество. И открихме разнообразни съобщества от еукариоти от всички основни групи във всички изследвани езера. Тези еукариоти са потомци на еукариотите, оцелели след периодите "Земя - Снежна топка". Това показва, че езерата с разтопен лед по време на периодите "Земя - Снежна топка" може да са служили като оазиси над леда, които са подхранвали еукариотния живот, който е позволил диверсификацията и разпространението на сложен живот – включително и нас – по-късно."
Справка: Fatima Husain, Jasmin L. Millar, Anne D. Jungblut, Ian Hawes, Thomas W. Evans, Roger E. Summons. Biosignatures of diverse eukaryotic life from a Snowball Earth analogue environment in Antarctica. Nature Communications, 2025; 16 (1) DOI: 10.1038/s41467-025-60713-5
Източник: When Earth iced over, early life may have sheltered in meltwater ponds, MIT
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията