Древнейшие цианобактерии служили для первых животных кислородной подушкой

    Современные цианобактериальные маты, живущие в бедных кислородом озёрах, способны существенно обогатить этим кислородом окружающую их воду. Возможно, в древние времена предки многоклеточных животных выживали благодаря таким бактериальным сообществам.

    Исследователи из Университета Альберты (Канада), изучив сообщества бактерий в солёных озёрах Венесуэлы, пришли к выводу, что доисторические цианобактериальные маты были для первых многоклеточных организмов этакими «кислородными подушками».

    Бактериальные маты — довольно сложные сообщества микроорганизмов, среди которых доминируют сине-зелёные водоросли, или цианобактерии. Внешне это толстые, от нескольких миллиметров до двух сантиметров, плёнки плесени, покрывающие субстрат; верхний слой обычно представлен фотосинтезирующими цианобактериями, нижний — анаэробными бактериями (например, сульфатными). Считается, что эти сообщества дошли до нас с древнейших времён, когда, кроме бактерий, на Земле больше никого не было. Сейчас такие маты распространены в местах с экстремальными условиями обитания — например, на дне водоёмов с повышенной солёностью. Венесуэльские маты покрывают почти всё дно озера и, таким образом, как бы имитируют древнейшую экосистему, которая могла существовать 540 млн лет назад.

    Палеобиологи попробовали выяснить подробности жизнедеятельности таких матов. Они исследовали химический состав воды внутри бактериального сообщества и над ним. Парциальное давление кислорода в воде было очень низким, около 0,1 атм, но вблизи цианобактериального мата концентрация кислорода в течение дня могла возрастать с 0,2 до 0,45 атм. При этом в самом мате, в его верхнем слое, давление кислорода достигало почти 1 атм. Это связано с деятельностью цианобактерий, которые выделяют кислород в процессе фотосинтеза.

    Сейчас парциальное давление кислорода в воздухе составляет 0,21 атм, но в период становления первых многоклеточных организмов это значение колебалось около 0,1 атм, что было слишком низким для первых многоклеточных; в таких условиях могли себя хорошо чувствовать разве что губки. Древнейшие организмы, по всей видимости, спасались вблизи цианобактериальных матов, являвшихся для них настоящими кислородными подушками.

    Работа канадских палеобиологов опубликована в журнале Nature Geoscience.

На самом деле учёные давно предполагали, что древнейшие многоклеточные получали от древнейших бактериальных сообществ какую-то выгоду: ископаемые останки тех и других очень часто обнаруживаются вместе. Рассматриваемое исследование впервые описывает довольно правдоподобную причину для такого сожительства.

С другой стороны, как возражают скептики, кислород выделяется сине-зелёными водорослями только в дневное время суток, так как для фотосинтеза необходим солнечный свет. Как жили древние многоклеточные по ночам, когда бактерии временно переставали поставлять кислород? Личинки современных насекомых, которые живут вообще внутри матов венесуэльских солёных озёр, — и те на ночь впадают в спячку, чтобы переждать недостачу кислорода. Ну а древние животные могли быть слишком большими, чтобы жить прямо внутри сообщества бактерий. Авторы в ответ на это замечают, что среди ископаемых останков животных эпохи цианобактериальных матов встречаются довольно мелкие, размером в нескольких миллиметров, а кроме того, крупные многоклеточные могли жить вблизи бактериальных сообществ, поскольку последние насыщали кислородом не только верхний слой мата, но и окружающую воду.

В любом случае эта остроумная теория требует подтверждения того, что и древнейшие маты тоже могли продуцировать кислород.