Бактериальные образования могут дать ключ к пониманию далекого прошлого Земли

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Российской академии наук обнаружили связь между характерным рисунком роста современных бактериальных матов и процессом фотосинтеза. Этот паттерн, проявляющийся в равномерном сантиметровом расстоянии между конусами в строматолитах, также наблюдается в древних окаменелостях возрастом 2,8 миллиарда лет, что может помочь точнее определить время появления фотосинтеза на Земле.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) и поддержанное NASA, Национальным научным фондом США и Фондом Соломона Буксбаума, предлагает новый метод интерпретации древнейших ископаемых. Строматолиты — это слоистые каменные структуры, образующиеся при минерализации бактериальных матов, и считаются древнейшими окаменелостями на планете. Анализ расстояния между конусами в этих образованиях теперь позволяет ученым делать выводы о среде обитания древних микробов, например, о том, находилась ли она в спокойной или турбулентной воде.

Ключевой вывод работы, по словам ведущего автора Александра Петрова, заключается в физическом понимании того, как морфология бактериального сообщества фиксирует его способность использовать свет в качестве источника энергии. Равномерное расстояние между конусами возникает в результате суточной конкуренции матов за питательные вещества, распространение которых зависит от диффузии и циклов метаболизма, связанных с фотосинтезом. Полевые исследования в горячих источниках Йеллоустонского национального парка подтвердили, что расстояние в ~1 см соответствует метаболическому периоду мата около 20 часов. Это показывает, что базовые физические процессы конкуренции и диффузии, наблюдаемые сегодня, происходили уже миллиарды лет назад.