• Wednesday July 17,2019

Najstarsze kolory świata rzucają światło na starożytne życie

Anonim

Jasnoróżowe cząstki o wielkości 1, 1 miliarda lat z głębi Sahary są obecnie najstarszymi biologicznymi kolorami, jakie naukowcy odkryli do tej pory, i mogą rzucić światło na to, dlaczego skomplikowane, wielokomórkowe życie trwało tak długo, aby ewoluować na Ziemi.

To odkrycie "naprawdę przyszło na myśl" - powiedział Jochen Brocks, starszy autor badań, paleobiogeochemik z Australian National University w Canberze. "Około 10 lat temu, firma naftowa poszukująca ropy na Saharze odkrywała czarne łupki w Kotlinie Taoudeni w Mauretanii, kiedy dotarły do ​​czegoś o 1, 1 miliarda lat. Nasze laboratorium jest znane z analizy najstarszych molekuł na świecie, więc wysłali nam kilka próbek do analizy. "

Naukowcy zmiażdżyli skałę, którą otrzymali, na proszek i zawiesili ją w rozpuszczalniku organicznym. "To było jak praca z automatem do kawy - zamiast pompować wodę przez proszek, aby uzyskać kawę, przeprowadziliśmy rozpuszczalnik przez sproszkowany kamień, aby uzyskać brązowy do czarnego ekstraktu" - powiedział Brocks.

Ta próbka była wyjątkowo bogata w węgiel - "tak bogaty i czarny, że spłonąłby w piecu" - powiedział Brocks. Gdy rozdzieliły różne cząsteczki w ekstrakcie w żelu, naczelny autor badań Nur Gueneli wrzasnął, wszedł do biura i pokazał Brockom, że nie był to typowy brązowy lub czarny olej, ale miał zadziwiająco różową opaskę w tym.

Blood-Red Chlorophyll

Naukowcy odkryli pradawny chlorofil, pigment, który rośliny i inne życie fotosyntetyczne wykorzystuje do przekształcania światła słonecznego w energię biologiczną. Normalny niebiesko-zielony kolor chlorofilu jest w dużej mierze spowodowany magnezem, "który siedzi jak chybiony ząb w chlorofilu - nie jest bardzo stabilny wewnątrz", powiedział Brocks. Jednakże, gdy organizm umiera, inne metale mogą zastąpić ten magnez.

"Każdy pojedynczy czarny łupek, który może zachować te molekuły, zawiera w sobie wszystkie rodzaje metali ciężkich" - powiedział Brocks. "Jeśli ten metal jest niklem, chlorofil staje się krwistoczerwony; jeśli wanad, staje się fioletowy, a jeśli się rozrzedzi, to jak się rozkwitasz. "

Do tej pory najstarsze znalezione cząsteczki pigmentu miały około 500 milionów lat. "To jest starszy o około 600 milionów lat", powiedział Brocks. "Te cząsteczki są niezwykle rzadkie i mało prawdopodobne, aby je znaleźć. Przyjrzeliśmy się niemal każdej możliwej skale w tym wieku i nic nie znaleźliśmy. Nie jestem pewien, czy znajdziemy cokolwiek starszego w historii, i nie jestem pewien, czy znajdziemy jakiekolwiek cząsteczki wypełniające lukę między 500 milionami lat temu a 1, 1 miliardami lat temu. "

Pigmenty życia

Te cząsteczki to coś więcej niż ładny kolor - teraz rzucają światło na antyczne oceany. Kiedy naukowcy przeanalizowali te związki, odkryli, że są niezwykle bogate w azot izotopowy -15. Izotopy pierwiastka różnią się liczbą neutronów, które posiadają w swoich jądrach atomowych - najpowszechniejszy izotop azotu, azot-14, ma siedem neutronów w swoim jądrze, a azot-15 ma osiem.

Poprzednie badania wykazały, że różne fotosyntetyczne organizmy konsekwentnie mają różne, specyficzne poziomy azotu-15 w swoich fotosyntetycznych pigmentach. Pozostaje tajemnicą, dlaczego tak jest - "wiemy, że to sugeruje, że te pigmenty, które znaleźliśmy, należą do sinic, a nie glonów" - powiedział Brocks.

Cyanobakterie są drobnoustrojami, które prawdopodobnie pojawiły się wśród pierwszych fotosyntetycznych organizmów na Ziemi. Później zostały połączone w starożytnych oceanach przez glony, które podobnie jak rośliny i zwierzęta, ale w przeciwieństwie do cyjanobakterii są eukariotami - to znaczy mają jądra w komórkach.

Naukowcy odkryli, że ta próbka ma w przeważającej mierze charakter sinicowy. "To mnie zaskoczyło - nie było tak, jak 50 procent cyjanobakterii i 50 procent glonów, było naprawdę silnie sinicowe" - powiedział Brocks. Naukowcy zauważyli także, że próbka miała niedobór cząsteczek znanych jako sterany, które są typowe dla eukariotów, ale nie dla bakterii.

Te odkrycia sugerują, że około 1, 1 miliarda lat temu oceany na Ziemi były zdominowane przez cyjanobakterie, a nie glony. "Te starożytne oceany były naprawdę oceanami bakteryjnymi" - powiedział Brocks. "Mamy eukariotyczne skamieniałości od tego czasu, ale ekologicznie, były naprawdę nieważne".

Tajemnica złożoności

W związku z tym "piękna różowa cząsteczka może pomóc odpowiedzieć na główne pytanie - dlaczego duże, wieloskładnikowe, złożone zwierzęta na Ziemi tak długo się rozwijają?" Powiedział Brocks.

"Ziemia ma 4, 6 miliarda lat i jest dobrze ugruntowana, bez wątpienia miała życie o 3, 5 miliarda lat, i prawdopodobnie pojawiła się wcześniej", powiedział Brocks. "Ale pierwsze złożone, wielokomórkowe istoty, wystarczająco duże, by spojrzeć w oczy, pojawiły się dopiero około 600 milionów lat temu. Dlaczego więc pojawienie się czegoś złożonego i wielokomórkowego zajęło około 3 miliardów lat ewolucji? "

Jednym z możliwych wyjaśnień było to, że stosunkowo duże zwierzęta mogły się nie pojawić, dopóki nie rozwiną się duże, pożywne mikroby fotosyntezy, takie jak glony. Zwierzęta te następnie wspierały ewolucję drapieżników, które żerują na tych roślinożercach, a życie na Ziemi eksplodowało ze złożonością.

"Te pigmenty, które znaleźliśmy sugerują, że na 1, 1 miliarda lat nie było glonów, tylko cyjanobakterii, co wspiera ideę, że zwierzęta nie mogłyby istnieć w takich oceanach, ponieważ źródła żywności były niewystarczające", powiedział Brocks.

Naukowcy szczegółowo opisali swoje odkrycia w Internecie w dniu 9 lipca w Obradach Narodowej Akademii Nauk .


Ciekawe Artykuły

Dorastanie neandertalczykiem: ołowiem, ekstremalnie zimne warunki

Dorastanie neandertalczykiem: ołowiem, ekstremalnie zimne warunki

Dzieciństwo nie było łatwe dla neandertalczyków. Nowe badanie zębów neandertalczyka opublikowane w Science Advances w tym tygodniu mówi nam o nowych szczegółach dotyczących tego, jak mogło wyglądać życie wczesnych homininów w szybko zmieniającym się środowisku. To niespotykane spojrzenie na to, jak nasi starożytni kuzyni poradzili sobie z trudnymi warunkami klimatycznymi i sezonowymi zmianami dostępności zasobów. Wśród odkryć znalazł

Klonowanie Sprawia, że ​​Kozioł Nieprzytomny, Ale Noworodek Umiera

Klonowanie Sprawia, że ​​Kozioł Nieprzytomny, Ale Noworodek Umiera

Wymarły kozioł górski, który niegdyś był powszechny w Pirenejach, na krótko stał się pierwszym zwierzęciem, które powróciło z wyginięcia, ponieważ naukowcy użyli zamrożonego DNA do wytworzenia klonu. Ale noworodek zmarł w ciągu kilku minut od narodzin z powodu trudności w oddychaniu, sygnalizując, że park jurajski marzy o wskrzeszeniu wymarłych gatunków, ale wciąż jest daleko. Pirenejska koziorożec, c

20 rzeczy, których nie znasz ... Kryształy

20 rzeczy, których nie znasz ... Kryształy

iStockphoto 1 Wszystko zależy od rytmu: kryształy powtarzają się, trójwymiarowe układy atomów, jonów lub cząsteczek. 2 Prawie każdy stały materiał może krystalizować - nawet DNA. Chemicy z Uniwersytetu w Nowym Jorku, Purdue University i Argonne National Laboratory stworzyli ostatnio kryształy DNA wystarczająco duże, by móc go zobaczyć gołym okiem. Praca może mieć za

Nectocaris: tajemnicza skamielina to właściwie krewny w sile 500 milionów lat

Nectocaris: tajemnicza skamielina to właściwie krewny w sile 500 milionów lat

W kanadyjskich Górach Skalistych horda 91 kałowatych zwierząt wzrosła z głębin milionów lat po ich śmierci. To nie jest fabuła strasznego filmu B; to robią Martin Smith i Jean-Bernard Caron z University of Toronto. Razem rozwiązali zagadkę około 500 milionów lat. Smith i Caron dokonują przebudowy enigmatycznego stworzenia zwanego Nectocaris . Do niedawna z

W którym WIDZĘ światło

W którym WIDZĘ światło

Giełda Nauki i Rozrywki to program prowadzony przez Narodową Akademię Nauk (!) W celu połączenia profesjonalistów z branży rozrywkowej i naukowców. Chodzi o to, aby poprawić jakość nauki w filmach i lepiej przedstawić samych naukowców. Wygrana w nauce jest oczywista, ale oznacza także lepsze filmy - wielu ludzi w Hollywood chce, żeby nauka w ich filmach była lepsza - i lepsze historie. Wszyscy wygryw

Przepływy lawy: nie możesz ich zatrzymać, możesz tylko mieć nadzieję na ich powstrzymanie

Przepływy lawy: nie możesz ich zatrzymać, możesz tylko mieć nadzieję na ich powstrzymanie

Lawa wypływa z Kilauea na Hawajach i zmierzam do domu w Kalapanie. Ilekroć myślę o zagrożeniach powodowanych przez większość przepływów lawy, mam tendencję do myślenia o początkowej scenie w Przewodniku po galaktyce Autostopem . Deweloperzy planują strącenie domu naszego bohatera Arthura Denta i jako ostatni wysiłek, by powstrzymać jego zniszczenie, Arthur leży przed buldożerem. Kierownik robót w