Життя на Землі мала довгу і бурхливу історію. Вчені вважають, що приблизно 4 мільярди років тому, лише через 500 мільйонів років після утворення планети Земля, виникли перші одноклітинні форми життя. За архейським еоном (4–2,5 млрд. Років тому), як вважають, виникли багатоклітинні форми життя. Хоча існування таких організмів (Архей) було виведено з ізотопів вуглецю, виявлених у древніх породах, викопні дані залишаються невловимими.
Все це змінилося завдяки нещодавньому дослідженню, проведеному командою дослідників з UCLA та Університету Вісконсіна – Медісон. Вивчивши зразки древніх порід із Західної Австралії, команда визначила, що вони містять скам’янілі залишки різноманітних організмів віком 3,465 мільярдів років. У поєднанні з недавніми відкриттями екзопланет це дослідження зміцнює теорію про те, що життя у Всесвіті рясне.
Дослідження під назвою "SIMS-аналіз найдавнішої відомої збірки мікрофосилів документує їхні таксоно-корельовані композиції ізотопів вуглецю", що нещодавно з'явилися в Праці Національної академії наук. Як зазначила дослідницька група, їх дослідження складалося з аналізу ізотопів вуглецю 11 мікробних скам’янілостей, узятих з ~ 3,465-мільйонного віку західного австралійця Апекса Черта.
Ці 11 копалин були різноманітними за своєю природою, і дослідники поділили їх на п’ять видів видів, виходячи з їх очевидних біологічних функцій. У той час як два зразки викопних процесів, схоже, виконали примітивну форму фотосинтезу, інший, очевидно, випускав газ метану. Решта двох, схоже, були споживачами метану, які вони використовували для побудови та підтримки клітинних стінок (так само, як ссавці використовують жир).
Як в прес-релізі UCLA Newsroom зазначив Дж. Вільям Шофф - професор палеобіології в коледжі UCLA та головний автор дослідження:
«До 3.465 мільярдів років тому життя на Землі вже було різноманітним; це зрозуміло - примітивні фотосинтезатори, виробники метану, користувачі метану. Це перші дані, які показують дуже різноманітні організми того часу в історії Землі, і наші попередні дослідження показали, що також було споживачів сірки 3,4 мільярда років тому.
Це дослідження, яке є найбільш детальним, яке коли-небудь проводилось на мікроорганізмах, що збереглися як древні копалини, будується на роботі, яку Шопф та його однодумці виконують протягом двох десятиліть. Ще в 1993 році Шопф та інша група дослідників провели дослідження, яке вперше описало ці типи копалин. Після цього в 2002 році було проведено ще одне дослідження, яке обгрунтувало їх біологічне походження.
У цьому останньому дослідженні Шопф та його команда встановили, які вони організми та наскільки вони складні. Для цього вони проаналізували мікроорганізми, використовуючи методику під назвою вторинна іонна мас-спектроскопія (SIMS), яка виявляє співвідношення вуглецю-12 до вуглецю-13. Тоді як вуглець-12 є стабільним і найбільш поширеним типом, що зустрічається в природі, вуглець-13 є менш поширеним, але аналогічно стабільним ізотопом, який використовується в дослідженнях органічної хімії.
Розділивши вуглець від кожного копалини на його складові ізотопи та визначивши їх співвідношення, команда змогла зробити висновок про те, як давно жили мікроорганізми, а також як вони жили. Це завдання виконували дослідники Вісконсина, якими керував професор Джон Веллі. "Відмінності співвідношень ізотопів вуглецю співвідносяться з їх формою", - сказала Валлі. "Їх співвідношення С-13 до С-12 характерне для біології та метаболічної функції".
Згідно з існуючим науковим консенсусом, вдосконалений фотосинтез ще не розвивався і кисень не з’явиться на Землі до 500 мільйонів років потому. До 2 мільярдів року тому концентрації кисневого газу почали швидко зростати. Це означає, що ці скам'янілості, будучи приблизно за 1 мільярд років після утворення Землі, жили б у той час, коли в атмосфері їх мало кисню.
Враховуючи, що кисень був би отруйним для цих типів примітивних фотосинтезаторів, вони сьогодні є досить рідкісними. По правді кажучи, їх можна знайти лише там, де достатньо світла, але кисню немає, що рідко зустрічається в поєднанні. Більше того, самі скелі викликали великий інтерес, оскільки середня тривалість життя гірських порід, підданих впливу поверхні Землі, становить лише близько 200 мільйонів років.
Коли Шофф вперше розпочав свою кар'єру, найстарішим відомим зразкам гірських порід було 500 мільйонів років. Це означає, що викопні гірські породи, які він та його команда обстежили, такі старі, як можуть отримати гірські породи на Землі. Пошук скам’янілого життя в таких древніх зразках демонструє, що різноманітні організми та життєвий цикл вже розвинулися на Землі ранньою Архаеном Еоном, у чому вчені лише підозрювали до цього моменту.
Ці висновки природно мають наслідки для вивчення того, як і коли виникло життя на Землі. Крім Землі, дослідження також має наслідки, оскільки воно демонструє, що життя виникло, коли Земля була ще дуже молодою та у примітивному стані. Тому малоймовірно, що подібний процес відбувався в інших місцях Всесвіту. Як пояснив Шопф:
«Це говорить про те, що життя довелося почати істотно раніше, і це підтверджує, що первісному життю було складно сформуватися і перетворитися в більш розвинені мікроорганізми. Але, якщо умови є правильними, схоже, життя у Всесвіті має бути широко розповсюдженим. "
Це дослідження стало можливим завдяки фінансуванню Інституту астробіології НАСА. Дивлячись у майбутнє, Шопф зазначив, що та сама технологія, яка використовувалася до цих пір, скажемо, буде використовуватися для вивчення гірських порід, повернутих командою НАСА на Марс. Запланована на 2030-ті роки, ця місія спричинить за собою отримання зразків, отриманих Марс 2020 Rover і повернення їх на Землю для аналізу.
