Απολιθώματα στεροειδών 1,6 δισεκατομμυρίων ετών υπαινίσσονται έναν χαμένο κόσμο μικροβιακής ζωής

Μοριακά απολιθώματα που βρέθηκαν σε αρχαία ιζηματογενή πετρώματα αποκάλυψαν έναν χαμένο κόσμο πρωτόγονων ευκαρυωτών που κυριαρχούσαν στα υδάτινα οικοσυστήματα από τουλάχιστον 1,6 δισεκατομμύρια έως 800 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στις 7 Ιουνίου στο Nature , προέρχονται από εργαστηριακές αναλύσεις δειγμάτων πετρωμάτων από όλο τον κόσμο που αποκάλυψαν υπολείμματα πρωτόγονων ενώσεων που ονομάζονται πρωτοστεροειδή. Η πλειοψηφία αυτών των μορίων, που σχηματίζονται στη διαδικασία δημιουργίας στεροειδών, πιθανότατα παρήχθη από αρχέγονους ευκαρυώτες, σχετικά πολύπλοκες μορφές ζωής που σήμερα περιλαμβάνουν ζώα, φυτά, φύκια και μύκητες, λένε οι ερευνητές. 

Σχεδόν όλοι οι ευκαρυώτες παράγουν μόρια που ονομάζονται στεροειδή, όπως η χοληστερόλη, τα οποία είναι κρίσιμα συστατικά των κυτταρικών μεμβρανών. Τα στεροειδή δεν αποικοδομούνται εύκολα και τα υπολείμματά τους μπορούν να ανιχνευθούν σε ιζηματογενή πετρώματα ως μοριακά απολιθώματα.

Ο τελευταίος κοινός πρόγονος όλων των ευκαρυωτών έζησε περίπου 1,2 δισεκατομμύρια έως περισσότερα από 1,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Αλλά οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν σχεδόν τίποτα για την αφθονία, την οικολογία και τα ενδιαιτήματα αυτών των πρώιμων μικροοργανισμών. Έχουν βρεθεί μοριακά και φυσικά απολιθώματα ευκαρυωτών που χρονολογούνται πριν από 800 εκατομμύρια χρόνια. Αλλά πιο πίσω στο χρόνο, τα φυσικά απολιθώματα τους σπανίζουν και τα μοριακά απολιθώματα των στεροειδών γίνονται μη ανιχνεύσιμα. Η ύπαρξη των πρωτοστεροειδών είχε προβλεφθεί, αλλά δεν ήταν σαφές πώς θα έμοιαζαν – ή αν μπορούσαν ακόμη να ανιχνευθούν – έως ότου οι ερευνητές βρήκαν έναν τρόπο να αναδημιουργήσουν αυτά τα μοριακά αποτυπώματα στο εργαστήριο.

«Αυτή η μελέτη εξηγεί γιατί δεν βλέπουμε τα ίχνη αυτών των ανδρών στους βράχους, καθώς οι ερευνητές έψαχναν το λάθος πράγμα», λέει η βιολόγος Laura Katz, βιολόγος στο Smith College στο Northampton της Μασαχουσέτης, η οποία δεν ασχολήθηκε με το νέα εργασία. «Γεμίζει ένα κενό στα αρχεία απολιθωμάτων».

Η έλλειψη προφανών απολιθωμάτων ευκαρυωτών πριν από 800 εκατομμύρια χρόνια οδήγησε τους επιστήμονες να υποθέσουν ότι το οικοσύστημα εκείνη την εποχή κυριαρχούνταν από βακτήρια. Εναλλακτικά, οι αρχέγονοι ευκαρυώτες μπορεί να είχαν απλώς έλλειψη δύναμης σε αριθμούς για να αφήσουν πίσω τους ανιχνεύσιμα υπολείμματα στεροειδών. 

Μερικοί επιστήμονες είχαν μια διαφορετική εξήγηση: Τι θα γινόταν αν κάποιο ενδιάμεσο μόριο στη χημική οδό που παράγει σύγχρονα στεροειδή ήταν στην πραγματικότητα το τελικό προϊόν της διαδικασίας στους αρχέγονους ευκαρυώτες; Αυτή η θεωρία είχε προταθεί από τον βιοχημικό Konrad Bloch, ο οποίος κέρδισε το βραβείο Νόμπελ στη φυσιολογία ή την ιατρική το 1964 για την ανακάλυψη της βιοσυνθετικής οδού της χοληστερόλης.

Για να το ελέγξουν αυτό, ο γεωχημικός Jochen Brocks του Εθνικού Πανεπιστημίου της Αυστραλίας στην Καμπέρα και οι συνεργάτες του ωρίμασαν τεχνητά μόρια που δημιουργήθηκαν στα πρώτα βήματα της βιοσύνθεσης στεροειδών, συμπεριλαμβανομένης της λανοστερόλης και της κυκλοαρτενόλης. Αυτό αποκάλυψε πώς θα έμοιαζαν τα μοριακά απολιθώματα των ενώσεων. Στη συνέχεια, οι ερευνητές αναζήτησαν αυτά τα απολιθώματα σε πίσσα και έλαια που εξήχθησαν από αρχαία πετρώματα από όλο τον κόσμο. 

Οι ερευνητές ανακάλυψαν έναν κατακλυσμό των πρωτοστεροειδών σε δείγματα που κυμαίνονται από βαθιά έως σχετικά ρηχά υδάτινα περιβάλλοντα. Το παλαιότερο δείγμα, που χρονολογείται πριν από 1,6 δισεκατομμύρια χρόνια, προήλθε από τον σχηματισμό Barney Creek στην Αυστραλία.

«Ένα από τα μεγαλύτερα παζλ της πρώιμης εξέλιξης είναι, γιατί οι πολύ ικανοί ευκαρυωτικοί πρόγονοί μας δεν κυριάρχησαν στις αρχαίες υδάτινες οδούς του κόσμου; Πού κρύβονταν;» λέει ο Benjamin Nettersheim, γεωβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Βρέμης στη Γερμανία. «Δείχνουμε ότι οι μικροοργανισμοί που παράγουν πρωτοστεροειδή κρύβονταν σε κοινή θέα και στην πραγματικότητα ήταν άφθονοι στους αρχαίους ωκεανούς και τις λίμνες του κόσμου καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής τους».

Ενώ τα περισσότερα βακτήρια παράγουν ένα διαφορετικό μόριο, που ονομάζονται οπανοειδή, ορισμένα βακτήρια διαθέτουν επίσης τα χημικά εργαλεία για να ξεκινήσουν την παραγωγή πρωτοστεροειδών. Αλλά αυτά τα βακτήρια υπάρχουν σε εξειδικευμένα περιβάλλοντα, όπως διαρροές μεθανίου και υδροθερμικές οπές. Και τα μοριακά τους αποτυπώματα δεν έχουν βρεθεί σε ιζήματα παλαιότερα των 800 εκατομμυρίων ετών, οδηγώντας τους ερευνητές στο συμπέρασμα ότι οι ευκαρυώτες κυριαρχούσαν στα αρχαία οικοσυστήματα.

«Ο Konrad Bloch θα χαιρόταν, αν ζούσε, να το δει», λέει ο γεωβιολόγος του MIT Roger Summons, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Αυτό το έγγραφο επιβεβαίωσε κομψά την πρόβλεψή του ότι οι βιοσυνθετικές πρόδρομες ουσίες της χοληστερόλης αντανακλούν την αναζήτηση της αρχαίας ζωής για βελτίωση». (Ο Bloch πέθανε το 2000.)

Διαβάστε επίσης:

Από τα μοριακά έως τα αποτελέσματα της κλίμακας ολόκληρου του εγκεφάλου

Ανακαλύφθηκε ο «χαμένος κόσμος» των αρχαίων πλασμάτων – Ευκαρυωτικοί οργανισμοί ηλικίας 1,6 δισεκατομμυρίων ετών

Το AI και η Ancient Wisdom ενώνουν τις δυνάμεις τους για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα των 13 δισεκατομμυρίων δολαρίων

Τα τελευταία νέα για την επιστήμη | sciences.gr

 

Απάντηση