Следовые элементы ранней микробной жизни в горных породах могут помочь определить, когда жизнь зародилась на Земле

Исследователи из Университета Алабамы, используя мощный микроскоп, продемонстрировали метод, способный дать надежные данные для определения происхождения жизни на Земле и существования жизни на других планетах. Согласно результатам, опубликованным в Proceedings of the National Academy of Sciences, геологи университета, специализирующиеся на изучении биологического материала с помощью высокомощных микроскопов, доказали, что следовые элементы ранней микробной жизни можно обнаружить в горных породах и минералах.

Хотя некоторые бактерии создают кристаллы, бывает сложно определить, был ли древний микроскопический кристалл в породе образован бактериями или в результате неорганического минералообразования. В исследовании под руководством профессора геологических наук доктора Альберто Переса-Уэрты, используя атомно-зондовую томографию, ученые показали, что могут идентифицировать наноразмерные химические «отпечатки», оставленные бактериями, которые отличают такие кристаллы от образованных в ходе геологического процесса.

Согласно выводам работы, этот метод можно применять к образцам с других планет, например, метеоритам или пробам, доставленным с Марса космическим аппаратом, чтобы оценить, присутствовали ли когда-либо в образце бактерии.

«Предыдущие исследования, утверждавшие о связи между происхождением жизни и минералами, основывались на косвенных доказательствах, — отметил Перес-Уэрта. — Наш подход предоставляет неопровержимое доказательство, которое позволяет ученым фактически визуализировать прямые свидетельства этой связи. Это может раскрыть множество ценных данных о том, как жизнь появилась миллионы лет назад на Земле, и поднять вопросы о том, что составляет жизнь на других планетах».

Для исследования использовались инструменты Центра аналитических исследований Алабамы, предназначенные для наноразмерной характеризации материалов, которые могут быть в 1000 раз меньше человеческого волоса. Они включают атомные зонды, раскрывающие детальную 3D-атомную карту материала.

Однако на таком масштабе ранее было трудно изучать органические материалы, что ограничивало ответы на вопрос о времени появления жизни на Земле. Ученые датируют древнейшие породы возрастом около 3,8 млрд лет, а потенциальные свидетельства бактерий появляются в породах около 3,5 млрд лет. Но неясно, как и точно когда сформировались бактерии, а также какой тип бактерий был самым ранним.

Формирование кристаллов — наиболее вероятное место для поиска этих ранних микробов. Магнитотактические бактерии образуют внутри себя магнитные кристаллы для ориентации по магнитному полю Земли, создавая своего рода компас. После их гибели кристаллы сохраняются, но при таком размере было сложно определить их биогенное происхождение.

Исследование на заведомо органических образцах показало, что магнитотактические бактерии оставляют после себя наноразмерные следы элементов углерода и азота, необходимых для жизни на Земле. «Мы продемонстрировали, что в таком малом масштабе можем найти ключевые строительные блоки жизни, — сказал Перес-Уэрта. — Возможность находить эти биосигнатуры позволяет нам понять примитивные формы жизни, положившие начало эволюции».