Учёные ищут внеземную жизнь на Марсе, Европе и Энцеладе, но одна из главных загадок астробиологии скрывается гораздо ближе. Исследователи до сих пор не знают, как Земля перешла от мира простейших бактерий к планете с растениями, животными и грибами. Ответ могут дать микроскопические окаменелости возрастом около двух миллиардов лет.
Жизнь возникла на Земле более 3,5 миллиарда лет назад. Не позднее 2,3 миллиарда лет назад появились цианобактерии, способные выделять кислород в процессе фотосинтеза. Первые эукариоты существовали как минимум 1,7 миллиарда лет назад, а водоросли распространились не позднее миллиарда лет назад. Животные появились примерно 570 миллионов лет назад.
Чтобы добраться до общего предка растений и животных, палеонтологам приходится изучать породы возрастом около 1,6 миллиарда лет. Специалист Оксфордского университета Росс Андерсон считает древних эукариот первой по-настоящему сложной формой жизни на Земле.
Клетки эукариот содержат ядро, внутри которого хранится ДНК, а также специализированные структуры вроде митохондрий. Такие органеллы позволяют клеткам получать больше энергии и поддерживать сложные процессы. Именно эукариоты научились образовывать крупные многоклеточные организмы. К этой группе относятся все животные, растения и грибы.
Палеонтологам трудно восстановить раннюю историю сложной жизни. Организмы старше 500 миллионов лет ещё не имели раковин и скелетов, поэтому после смерти почти не оставляли следов. Мягкие ткани сохранялись лишь при редком сочетании условий, а миллиарды лет давления, нагрева и химических изменений разрушили большую часть древних останков.
Из-за скудной летописи учёные мало знают о периоде, который охватывает около 90% истории Земли. Переход от одноклеточной жизни к многоклеточной происходил несколько раз в разных эволюционных линиях, но точные условия таких переходов пока остаются предметом споров.
Большая часть современного разнообразия животных сформировалась около 540 миллионов лет назад, на границе эдиакарского и кембрийского периодов. Мягкотелые организмы уступили место существам, способным активно двигаться, строить раковины и формировать скелеты. Резкое увеличение числа новых форм жизни получило название кембрийского взрыва.
Андерсон и его коллеги ищут более ранние следы эукариот на удалённых арктических островах возле Шпицбергена. Около полутора миллиардов лет назад район площадью примерно 100 квадратных километров находился на дне мелководного моря в высоких северных широтах.
Другой перспективный регион находится в Австралии, где исследователи обнаружили микроскопические окаменелости эукариот возрастом около 1,75 миллиарда лет. Чаще всего такие находки встречаются в древних прибрежных отложениях. Мелководья получали много органического вещества и питательных элементов, благодаря которым клетки могли становиться крупнее, объединяться в колонии и осваивать новые формы жизни.
Особый интерес вызывают массивные слои глины. Мелкие частицы быстро покрывали погибшие клетки и защищали мягкие ткани от полного разрушения. Теперь палеонтологи ищут подобные породы в пустынях и Арктике, где поверхность не закрывает растительность, а древние геологические слои хорошо видны.
По словам Андерсона, главная проблема связана не с отсутствием окаменелостей, а с недостаточным числом исследованных мест. Учёные лишь недавно научились определять породы, в которых с наибольшей вероятностью сохранились следы первых эукариот.
Поиск древней жизни на Земле напрямую помогает будущим космическим миссиям. Методы изучения глин и микроскопических органических структур разрабатывали в том числе для поисков жизни на других планетах. Прежде чем оценивать шансы на появление сложных организмов за пределами Солнечной системы, исследователям придётся понять, как такой переход произошёл на Земле.
