İlkel varlıkların soyu tükenmiş dünyasının kalıntıları keşfedildi

Şimdiye kadar, bazı biyobelirteçler, “protosteroidler”, ilkel yaşamın fosil tanıkları olarak göz ardı edildi.

Yeni keşfedilen biyobelirteç imzaları, yaklaşık bir milyar yıl önce Dünya’daki karmaşık yaşama hükmeden, daha önce bilinmeyen bir grup organizmaya işaret ediyor. Hayvanlar, bitkiler ve algler gibi bildiğimiz ökaryotların karmaşık yaşamlarından hücresel yapıları ve potansiyel metabolizmaları bakımından farklıydılar ve atmosferde bugün olduğundan çok daha az oksijen bulunan bir dünyaya adapte olmuşlardı. GFZ jeokimyacısı Christian Hollmann da dahil olmak üzere uluslararası bir araştırma ekibi, Nature dergisinde evrimsel jeobiyoloji alanındaki bu atılımı rapor ediyor.

Ve daha önce bilinmeyen “elemental steroidlerin” Dünya’nın Orta Çağı boyunca şaşırtıcı derecede bol olduğu ortaya çıktı. İlkel moleküller, ökaryotların karmaşıklığının erken bir aşamasında üretildi – mevcut fosil steroid kaydını 800’ün ötesine ve 1.600 milyon yıl öncesine kadar genişletti. Ökaryotlar, tüm hayvanları, bitkileri ve algleri içeren yaşam krallığına verilen bir terimdir ve bakterilerden çekirdek içeren karmaşık bir hücresel yapıya ve daha karmaşık bir moleküler mekanizmaya sahip olmasıyla ayrılır.

Holman, “Bu keşfin en önemli çıkarımı, ökaryotların mevcut moleküler kaydının basit bir uzantısı değildir” diyor: “Biz insanlar da dahil olmak üzere tüm modern ökaryotların son ortak atasının muhtemelen ‘düzenli’ modern ökaryotlar üretebildiği göz önüne alındığında. steroller.” Bu nadir imzalardan sorumlu ökaryotların filogenetik ağacın gövdesine ait olma ihtimali yüksektir.”

Kayıp bir dünyaya eşi benzeri görülmemiş bir bakış

Bu “kütük”, ökaryotların tüm canlı dallarının öncüsü olan ortak ata soyunu temsil eder. Temsilcilerinin nesli çoktan tükendi, ancak doğalarına ilişkin ayrıntılar, karmaşık yaşamın evrimini çevreleyen koşullara daha fazla ışık tutabilir. Protosteroidlerin yüzde kaçının nadir bir bakteri kaynağına sahip olabileceğini değerlendirmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulsa da, bu yeni moleküllerin keşfi, yalnızca geleneksel fosillerin jeolojik kayıtlarını fosil yağ moleküllerininkiyle uzlaştırmakla kalmıyor, aynı zamanda dünyaya nadir ve benzeri görülmemiş bir bakış sunuyor. .eski hayattan kayıp. Yaklaşık 800 milyon yıl önce modern fosil stromalların ilk ortaya çıkışıyla belirginleşen, kök gruplu ökaryotların rekabetçi ölümü, giderek daha karmaşık hale gelen yaşamın evrimindeki en kalıcı olaylardan birini yansıtıyor olabilir.

Araştırmanın ilk yazarı olan Bremen Üniversitesi’nden Benjamin Nettersheim şunları ekliyor: “Neredeyse tüm ökaryotlar, insanlar ve diğer birçok hayvan tarafından üretilen kolesterol gibi biyosteroidler üretir – insanlardaki yüksek kolesterol düzeylerinin potansiyel olarak zararlı sağlık etkileri nedeniyle, kolesterol yapar. tıbbi açıdan pek iyi bir üne sahip değil.” Bununla birlikte, bu lipit molekülleri, çeşitli fizyolojik işlevlere yardımcı oldukları ökaryotik hücrelerin zarlarının ayrılmaz bir parçasıdır. Eski kayalarda fosilleşmiş aktivatörleri arayarak, evrimin izini sürebiliriz. giderek karmaşıklaşan yaşamın.”

Nobel Ödüllü Bir Kişinin Düşündüğü Şey İmkansız…

Nobel ödüllü Konrad Bloch, yaklaşık 30 yıl önce bir makalede böyle bir biyobelirteç hakkında spekülasyon yapmıştı. Bloch, steroidlerin modern biyosentezindeki kısa ömürlü ara maddelerin her zaman ara maddeler olmayabileceğini öne sürdü. Lipit biyosentezinin, Dünya tarihi boyunca değişen çevre koşullarına paralel olarak geliştiğine inanılıyordu. Bu tür eski medyanın bulunabileceğine inanmayan Bloch’un aksine, Nettersheim protosteroidleri, bu tür medyanın nihai ürün olacağı bir zamanda biriken antik kayalarda aramaya başladı.

Fakat antik kayalarda bu tür molekülleri nasıl bulacağız? Profesör Jochen Brooks, “Birçok modern steroidi önce fosil eşdeğerlerine dönüştürmek için bir teknik kombinasyonu kullandık” diyor.[{” attribute=””>Australian National University who shares the first-authorship of the new study with Nettersheim. Scientists had overlooked these molecules for decades because they do not conform to typical molecular search images. “Once we knew our target, we discovered that dozens of other rocks, taken from billion-year-old waterways across the world, were oozing with similar fossil molecules.”

The oldest samples with the biomarker are from the Barney Creek Formation in Australia and are 1.64 billion years old. The rock record of the next 800 Million years only yields fossil molecules of primordial eukaryotes before molecular signatures of modern eukaryotes first appear in the Tonian period. According to Nettersheim “the Tonian Transformation emerges as one of the most profound ecological turning points in our planet’s history.” Hallmann adds that “both primordial stem groups and modern eukaryotic representatives such as red algae may have lived side by side for many hundreds of millions of years.”

During this time, however, the Earth’s atmosphere became increasingly enriched with oxygen — a metabolic product of cyanobacteria and of the first eukaryotic algae that would have been toxic to many other organisms. Later, global “Snowball Earth” glaciations occurred and the protosterol communities largely died out. The last common ancestor of all living eukaryotes may have lived 1.2 to 1.8 billion years ago. Its descendants were likely better able to survive heat and cold as well as UV radiation and displaced their primordial relatives.

Since all stem group eukaryotes are long extinct, we will never know for certain how most of our early relatives looked like, but artistic efforts have created tentative visualizations (see pictures attached), while the primordial steroids may eventually shed more light on their biochemistry and lifestyle. “Earth was a microbial world for much of its history and left few traces.” Nettersheim concludes. Research at ANU, MARUM, and GFZ continues to pursue tracing the roots of our existence — the discovery of protosterols now brings us one step closer to understanding how our earliest ancestors lived and evolved.

For more on this research:

Reference: “Lost world of complex life and the late rise of the eukaryotic crown” by Jochen J. Brocks, Benjamin J. Nettersheim, Pierre Adam, Philippe Schaeffer, Amber J. M. Jarrett, Nur Güneli, Tharika Liyanage, Lennart M. van Maldegem, Christian Hallmann and Janet M. Hope, 7 June 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06170-w