Цей стародавній організм виповз на сушу понад 400 мільйонів років тому

Уважний погляд на суміш старих і нещодавно відкритих скам’янілостей вказує на те, що стародавній вид фотосинтезуючих бактерій був одним з перших у своєму роді, який оселився на суходолі понад 400 мільйонів років тому.

Характеристики мікроба під назвою Langiella scourfieldii відносять його до категорії ціанобактерій, які могли жити і процвітати серед одних з перших рослин, що виросли на суші, а також у водоймах з прісною водою і гарячих джерелах, як подібні види роблять це і сьогодні.

“За допомогою 3D-реконструкції ми змогли побачити докази розгалуження, що є характерною ознакою ціанобактерій Hapalosiphonaceae”, – говорить палеобіолог Крістін Струллу-Деррієн з Національного історичного музею у Великобританії.

“Це дуже цікаво, адже це означає, що це найдавніші ціанобактерії цього типу, знайдені на суші”.

Відкриття було зроблено в лусочках гірської породи, що представляє найдавнішу в світі збережену наземну екосистему – черти Райні в Шотландії. Хоча у викопних шарах віком 407 мільйонів років було виявлено різноманітні форми життя, роль ціанобактерій досі не була зрозумілою.

Враження художника від ландшафту рейнських крейдяних відкладів 407 мільйонів років тому (Віктор Лесик).

Також відомі як синьо-зелені водорості (хоча насправді вони не є водоростями), ціанобактерії – дивовижні істоти. Вони мають вирішальне значення для життя, яким ми знаємо його сьогодні, зігравши ключову роль у перетворенні Землі на гостинне середовище, яким вона є сьогодні, близько 2,4 мільярдів років тому. Коли вони почали розмножуватися у водах Землі, вони наповнили повітря киснем, що призвело до так званої Великої події окислення.

Чи вважаєте ви це хорошою або поганою подією, залежить від того, на якому етапі історії Землі ви перебуваєте. З нашої щасливої, сучасної точки зору, коли ми дихаємо киснем, це чудово. Для всього іншого життя, яке пристосувалося до життя на Землі в умовах низького вмісту кисню, це було досить руйнівним. Масове вимирання – руйнівний рівень.

Але ціанобактеріям, які сьогодні процвітають по всьому світу, було байдуже. Фотосинтезуючі мікроби просто продовжували жити, пристосовуючись до будь-яких екологічних обставин.

Конфокальні зображення Langiella scourfieldii, фальшиво забарвлені, щоб показати глибину. (Strullu-Derien et al., iScience, 2023)
Оскільки вважається, що ціанобактерії виникли в прісноводному середовищі, вони досить швидко і легко перейшли від вологих умов до життя на суші.

Але як саме вони завоювали собі місце на суші, з’ясувати складніше. Нові результати – важливий шматочок головоломки.

“Ціанобактерії в ранньому девоні відігравали ту ж роль, що і сьогодні, – каже Струллу-Дерієн.

“Деякі організми використовують їх для харчування, але вони також важливі для фотосинтезу. Ми дізналися, що вони вже були присутні, коли рослини вперше почали колонізувати сушу, і, можливо, навіть конкурували з ними за простір”.

Вперше Langiella scourfieldii була виявлена в 1959 році, але тоді зразки було важко розпізнати. З тих пір, однак, були знайдені додаткові зразки, що дозволило дослідникам провести більш ретельне дослідження.

Вони використовували мікроскопію надвисокої роздільної здатності та 3D-реконструкцію нових зразків Langiella scourfieldii, щоб з’ясувати, як вона росла.

Ціанобактерії спричиняють подібне цвітіння майже щороку в Балтійському морі та інших місцях по всьому світу. (Обсерваторія Землі NASA)

Вони знайшли докази структурної характеристики, відомої як справжнє розгалуження, коли бактерії, що ростуть разом в одній лінії, іноді подвоюються, в результаті чого з’являється ще одна лінія, що розгалужується. Це, на думку команди, є доказом того, що бактерії мешкали у вологій землі, яка оточувала гарячі джерела.

Разом з іншими доказами, такими як аналіз молекулярного годинника та зразки, такі як мільярдний зразок розгалуження, знайдений в Африці кілька років тому, результати свідчать про те, що ціанобактерії мають набагато складнішу еволюційну історію, ніж та, що збереглася у викопних рештках, кажуть дослідники.

“Незважаючи на появу ембріофітів як конкурентів за простір і поживні речовини, так і нових структурних елементів в екосистемах, що стають дедалі складнішими, ціанобактерії продовжували процвітати як у гарячих джерелах Ріні, так і в прилеглих водно-болотних угіддях, як вони процвітають і сьогодні в порівнянних наземних умовах”, – пишуть вони.

“Здатні до швидкої колонізації, ностокалійські ціанобактерії процвітали на затоплених поверхнях з осадженими рослинними рештками”.

Стаття опублікована в iScience.