Ископаемые не всегда находятся в больших, размером с динозавра, «упаковках» Микроископаемые относятся к типу ископаемых, которые настолько малы, что их можно увидеть только с помощью микроскопа. Эти микроископаемые могут помочь нам понять, когда и как ранние формы жизни развили основные черты, — в конечном итоге позволяя нам изучать эволюцию жизни.
Для анализа этих микроископаемых исследовательская группа под руководством Акизуми Исиды из Университета Тохоку в сотрудничестве с экспертами из Университета Токио и Университета Коти разработала новаторский метод анализа. Результаты были опубликованы в Scientific Reports.
«Чтобы проанализировать микроископаемые, ученым необходимо обнаружить мельчайшие количества критически важных элементов, таких как фосфор и молибден, — объясняет Ишида. — Однако до сих пор это оказалось сложной задачей».
Их работа сосредоточена на микроископаемых Ганфлинта возрастом 1,9 миллиарда лет, которые известны как «стандарт» изучения микроископаемых. Команда использовала новый подход, закрепив эти микроископаемые на специально покрытом стекле (ITO-стекло), что позволило проводить комплексные наблюдения с использованием как оптической, так и электронной микроскопии.
ITO-стекло представляет собой стеклянную пластину, покрытую тонким слоем оксида индия и олова (ITO). Это проводящее покрытие из оксида металла подходит не только для электронной микроскопии и вторичной ионной масс-спектрометрии (SIMS), но и позволяет проводить оптические наблюдения. Благодаря своей прозрачности можно исследовать внутреннюю структуру микроископаемых.
Этот метод также позволил точно обнаружить следовые элементы в микроископаемых. Другими словами, он смог четко определить истинное количество, контрастирующее с базовым уровнем фонового «шума». Фосфор также встречается в природе в осадочных породах, например, поэтому важно уметь различать.
Преодолевая помехи от элементов, полученных из горных пород, и материалов, использованных для монтажа окаменелостей, исследователи успешно идентифицировали чрезвычайно низкие уровни фосфора и молибдена с помощью NanoSIMS (вторично-ионный масс-спектрометр с высоким пространственным разрешением). Это устройство позволяет получать изображения практически всех элементов, за исключением благородных газов, с сверхвысоким пространственным разрешением менее одного микрона.
Их анализ фосфора, обнаруженного вдоль контуров микроископаемых, показал, что эти древние микроорганизмы уже имели фосфолипидные клеточные мембраны, похожие на те, что встречаются у современных организмов. Кроме того, присутствие молибдена в телах микроископаемых предполагает существование возможных азотфиксирующих метаболических ферментов, что согласуется с предыдущими отчетами, идентифицирующими эти микроископаемые как цианобактерии.
Этот инновационный протокол уникален своей способностью обеспечивать последовательные наблюдения и анализы на одном и том же образце. Он предлагает значительные достижения в понимании того, как развивалась жизнь на Земле, предоставляя прямые доказательства клеточных мембран и метаболических процессов в древних микроорганизмах.
Эта техника применима не только к микроископаемым, но и к ранним геологическим образцам Земли с минимальным содержанием органического материала. Она открывает возможности для анализа даже более древних геологических периодов. Кроме того, она распространяется на микроэлементы, такие как медь, никель и кобальт, которые могут выявить метаболические закономерности.
Ожидается, что результаты исследования установят новые стандарты в исследованиях ранней эволюции жизни и в конечном итоге будут способствовать ответу на важнейшие вопросы о том, когда и где зародилась жизнь и как она развивалась на Земле.
