Древние организмы накапливали мышьяк, чтобы выжить в токсичных океанах ранней Земли, говорится в исследовании

Исследование предполагает, что древнейшие формы жизни на Земле выработали способы выживания в условиях вредного воздействия мышьяка, чтобы справиться с резкими изменениями в окружающей среде.

Учёные обнаружили, что сложные формы жизни, называемые эукариотами, накапливали мышьяк внутри специальных отсеков в своих клетках. Эта стратегия помогала нейтрализовать токсичное вещество.

Используя передовые технологии рентгеновского излучения, международная группа исследователей смогла обнаружить и составить карту распределения мышьяка в окаменелостях возрастом 2,1 миллиарда лет из бассейна Франсевиля в Габоне.

Мышьяк, обнаруженный в окаменелостях, появился не из-за последующего загрязнения, а был частью биологической реакции на стресс окружающей среды, по мнению группы.

Это стало очевидным благодаря отличительным узорам, сформированным в процессе сохранения мышьяка в окаменелостях, по сравнению со структурами, оставленными неживыми минеральными структурами. Это дополнительное доказательство того, что окаменелости когда-то были сложными живыми организмами с более развитыми клетками, утверждают исследователи.

Их исследование, [опубликованное](https://www.nature.com/articles/s41467-025-59760-9) в Nature Communications, меняет нынешнее представление о том, как ранняя жизнь справлялась с экологическими вызовами, подчёркивая решающую роль адаптации в эволюции жизни.

«Способность справляться с мышьяком не была чем-то, что эукариоты развили случайным образом», — сказал доктор Эрнест Чи Фру, один из соавторов статьи и преподаватель Школы наук о Земле и окружающей среде Кардиффского университета. «Это совпало с периодом значительных изменений в окружающей среде, когда впервые возрос уровень кислорода в атмосфере Земли. Это увеличение кислорода также привело к росту арсената, особенно токсичной формы мышьяка, конкурирующей с фосфатом, жизненно важным питательным веществом для всех живых организмов, что сделало океаны Земли опасным местом».

«Поэтому для таких организмов, как эукариоты, было жизненно важно иметь стратегии выживания в условиях этого наиболее токсичного элемента, который в Европе известен как „порошок наследования“ из-за его смертоносного использования при отравлениях», — добавил доктор Чи Фру.

Исследование основано на [предыдущей работе](https://phys.org/news/2024-07-complex-life-earth-began-billion.html) группы по изучению биоты Франсевиля возрастом 2,1 миллиарда лет, которая, по их мнению, появилась после того, как локальное подводное вулканическое событие вызвало внезапный всплеск питательных веществ в небольшом замкнутом море.

По словам группы под руководством Университета Пуатье и Кардиффского университета, этот всплеск питательных веществ помог ранним формам жизни процветать локально.

Доктор Чи Фру добавил: «Мы изучили эволюцию мышьяка в морской воде бассейна Франсевиля до и после появления окаменелостей. В то время, когда эволюционировали эти примитивные эукариоты, концентрация мышьяка была довольно низкой, что заставило нас думать, что они должны были жить там вполне счастливо. Однако удивительно высокие уровни мышьяка, накопленные в их телах, обнаруженные в нашем анализе, свидетельствуют о том, что они были чрезвычайно чувствительны даже к низким уровням мышьяка в морской воде».

«Мы считаем, что это свидетельство стратегии детоксикации, используемой эукариотами, которая позволяла мышьяку накапливаться в специальных отсеках в их клетках, создавая своего рода иммунитет, который предотвращал их гибель от его ядовитого воздействия», — сказал доктор Чи Фру.

Эти организмы позже вымерли, когда в этом районе возобновилась вулканическая активность, а уровень кислорода в морской воде упал, по словам группы. Они говорят, что исчезновение этих организмов свидетельствует о том, что способность сложной жизни защищаться от токсичных веществ, таких как мышьяк, путём безопасного хранения его внутри клеток, возможно, развивалась более одного раза в истории Земли.

«У всех живых существ есть способы защиты от мышьяка, который токсичен для жизни», — сказал доктор Чи Фру. «В океане крошечный планктон у поверхности — тот же самый, который производит около половины кислорода в воздухе, которым мы дышим, — постоянно работает над тем, чтобы избавиться от мышьяка в своём организме. Они не могут избежать этого, потому что мышьяк естественным образом содержится в воде, а их клетки не могут легко отличить арсенат от фосфата, питательного вещества, в котором они действительно нуждаются. Это было верно даже в древние времена, как и сегодня».

«Мы знаем, что эти древние организмы вымерли, поэтому способ, которым современная жизнь справляется с мышьяком, не пришёл непосредственно от них», — сказал доктор Чи Фру. «Если этот метод детоксикации развивался более одного раза, это показывает, насколько важно было для жизни найти способ борьбы с мышьяком, чтобы стать более сложной».

Предоставлено Кардиффским университетом

Источник

Оставьте комментарий