Ученые Массачусетского технологического института в работе, опубликованной в журнале Nature Communications, предложили убедительное объяснение того, как сложная жизнь смогла пережить эпоху глобального оледенения, известную как «Земля-снежок» 720—635 миллионов лет назад.
Как сохранилась жизнь, когда Земля покрылась льдом 700 миллионов лет назад
Исследователи из Массачусетского технологического института предложили новое объяснение, как сложная жизнь выжила во время древнейшего оледенения в период «Земли-снежка» (720–635 миллионов лет назад). Ученые обнаружили, что эукариоты могли пережить экстремальный холод в талых прудах, образовавшихся на поверхности ледяных щитов, и подтвердили это на примере современных антарктических водоемов.
Озера талой воды на ледяном шельфе Мак-Мердо. В таких оазисах могла сохраниться жизнь в период глобального оледенения https://www.antarcticglaciers.org/
Основной гипотезой оттаивания «Земли-снежка» является накопление углекислого газа (CO₂), выброшенного вулканами. Когда планета полностью покрывалась льдом, процессы выветривания пород, которые обычно поглощают CO₂ из атмосферы, прекращались. При этом вулканы продолжали извергаться, выбрасывая огромные объемы CO₂. За миллионы лет концентрация газа достигала 13% (в 350 раз выше современного уровня) и возникал создан мощный парниковый эффект, который поднимал температуру и растапливал лед.
В этот период практически вся поверхность Земли оказалась была покрыта толстым слоем льда, а средняя температура опускалась до минус 50 градусов по Цельсию. Вопрос о том, где и как выживали организмы, давно волновал исследователей: окаменелости показывают на существование эукариот — клеток с ядром, предков всех современных животных и растений, но прямых свидетельств их убежищ не было.
A Географическое положение района исследования и острова Братина. B Детальное изображение водоемов с талой водой у побережья острова Братина на основе спутниковых снимков. Участки, включенные в исследование, очерчены черным и окрашены в синий цвет.
Авторы работы выдвинули гипотезу, что эукариоты могли выжить в небольших талых прудах, образовавшихся на поверхности ледяных щитов в экваториальных областях. Там, где на лед попадали темные частицы пыли, солнечный свет активнее растапливал поверхность и создавал мелкие водоемы с температурой около нуля градусов.
Анализ современных аналогов — прудов на антарктическом ледяном щите — показал, что даже в таких суровых условиях сохраняется удивительное разнообразие эукариотических организмов. В каждом из исследованных прудов на шельфовом леднике Мак-Мердо ученые обнаружили следы жизни: разнообразные водоросли, простейшие и микроскопические животные, причем состав сообществ отличался от пруда к пруду. Важную роль, как выяснилось, играла соленость воды: в более соленых прудах встречались одни виды, в пресных — другие.
Ледяные оазисы
A Участок микробного мата, собранный в Новом пруду. B Курган из реликтовых микробных матов. C Ископаемая губка на поверхности ландшафта на вершине перистого льда. D Ископаемая мшанка. Все фотографии были сделаны компанией RES в январе 2018 года.
Ученые считают, что именно такие «оазисы» могли стать убежищем для эукариот во время длительных ледниковых периодов, позволив им не только выжить, но и сохранить генетическое разнообразие, необходимое для последующего расцвета сложной жизни на планете.
«Мы показали, что талые пруды — это вполне реальные кандидаты на роль убежищ для ранних эукариот во время планетарных оледенений», — отмечает ведущий автор работы Фатима Хусайн. — «Это история о устойчивости жизни. Мы видим, что разнообразие возможно даже в таких экстремальных условиях».
Фатима Хусайн подчеркивает «Ни один пруд не был похож на другой. Мы нашли разнообразные сообщества эукариот из всех основных групп во всех исследованных прудах. Эти эукариоты — потомки тех, кто пережил "Землю-снежок". Это показывает, что талые пруды могли быть оазисами, где развивалась жизнь, позволившая впоследствии появиться всему сложному многообразию, включая нас самих».