• Monday June 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

Szczepionka przeciwko grypie pandemicznej w 2009 r. Chroni również myszy przed szczepem 1918

Szczepionka przeciwko grypie pandemicznej w 2009 r. Chroni również myszy przed szczepem 1918

W 2005 roku grupa amerykańskich naukowców wskrzesiła jednego z najbardziej zabójczych w historii - wirusa grypy H1N1 z 1918 roku, który zabił około 50 milionów ludzi na całym świecie. Wykorzystując próbki od pacjenta pochowanego w wiecznej zmarzlinie Alaski, odszyfrowali genom i strukturę wirusa, przebudowali go od zera i zainfekowali myszami. Ten ruch by

Space Invaders: jak technika NASA infiltruje Twoje codzienne życie

Space Invaders: jak technika NASA infiltruje Twoje codzienne życie

Pete Etchells jest wykładowcą w dziedzinie psychologii biologicznej z siedzibą w Bristolu w Wielkiej Brytanii. Pisze o nauce w wiadomościach na temat ZrównowaŜonej, ale w głębi duszy życzy sobie, by był astronautą. Możesz go znaleźć na Twitterze w @drpeteetchells. Nigdy więcej nie robię sobie zdjęcia i nie umieszczam go na Facebooku. Jak ktokolwiek

Kiedy upór w lekarzu prawie udowadnia, że ​​jest śmiertelny

Kiedy upór w lekarzu prawie udowadnia, że ​​jest śmiertelny

iStockphoto Wszystko było zatroskane. Sześćdziesięcioletnia Chińczyka wiła się na noszach, ręce trzęsły się na jej klatce piersiowej, a jej dwie córki unosiły się z niepokojem. Sala nagłośnieniowa zamontowana w notatce od lekarza rodzinnego pacjenta pojawiła się pod moim nosem: "Zwichnięcie po skręcie kręgosłupa x 2 dni, narzekanie na ból szyi, obustronne drętwienie ręki, osłabienie, duszność, należy wykluczyć ostry dysk szyjki macicy przepuklina. " Drogie ubrania i czer

Didja widziała zaćmienie?

Didja widziała zaćmienie?

Mam nadzieję, że wielu moich czytelników było na tyle szczęścia, że ​​w nocy na pogodę zrobiło się pogodnie. Zauważyłem, że słowa " chmurka i pochmurna" były na Twitterze coraz popularniejsze, i biorąc pod uwagę, ilu ludzi widziałem narzekających, niebo było pochmurne dla wielu ludzi. Na początku wydarzenia

Solar Protons + Lunar Dust = Dużo wody na Księżycu

Solar Protons + Lunar Dust = Dużo wody na Księżycu

Chociaż nie jest to odpowiedni czas na zbudowanie pierwszego basenu księżycowego, naukowcy donoszą, że znaleźli chemiczne oznaczenie wody na całej powierzchni Księżyca, nie tylko na stale zacienionych kraterach w pobliżu biegunów, najnowsze badania sugerują, że mogą zawierać lód. Odkrycia dają nową nadzieję ludziom marzącym o księżycowej osadzie, w której astronauci mogliby żyć z dala od ziemi. Dowody zarówno wody, ja

Burze strzelają wiązkami antymaterii w kosmos.  Naprawdę!

Burze strzelają wiązkami antymaterii w kosmos. Naprawdę!

W mitologii greckiej Zeus cisnął pioruny z Olimpu, ilekroć jakiś śmiertelny śmiertelnik lub niszczycielski potwór odważył się odciągnąć go od szaleństwa. Nowe badania sugerują, że ten mitologiczny bóg-król również miałby do dyspozycji inną broń: promienie antymaterii. Naukowcy pracujący przy użyciu teleskopu kosmicznego Fermi dokonali odkrycia podczas badania błysków gamma, o których wiadomo, że burze generują. (Wielozadaniowość Fermi może