Геологи установили точный возраст индийской породы, в которой сохранились следы деятельности древнейших микроорганизмов, — около 3497 млн лет. Это первый случай, когда возраст самого камня с углеродистым веществом биологического происхождения удалось измерить напрямую, а не вывести из возраста соседних пород. Исследование опубликовано в журнале PNAS 17 августа.
Речь идет о так называемом чёрно-белом полосчатом черте — плотной кремнистой породе из местности Бхитардари в Индии. Обычно такие породы почти не содержат минералов, пригодных для датирования, но авторам удалось выделить из полутора килограммов образца мельчайшие кристаллы циркона размером 40–60 микрон. По их форме и внутреннему строению исследователи заключили, что цирконы попали в осадок из вулканического пепла одновременно с его накоплением, а значит, их возраст соответствует возрасту породы.
Главным аргументом в пользу того, что углерод в породе оставили живые организмы, стало соотношение изотопов углерода. Живая клетка при усвоении углекислого газа предпочитает более легкий изотоп, поэтому органическое вещество всегда «облегчено» по сравнению с неорганическим. Измеренное значение составило −30,9 промилле — ровно то, что ожидается от биологического материала, и совпадает с медианой по всему архейскому органическому углероду, известному науке.
Под микроскопом порода выглядит как чередование тончайших, меньше миллиметра, слоев кварца и темного углеродистого вещества. Такие ритмичные прослойки — типичный след микробного мата, пленки из микроорганизмов, которая когда-то устилала дно. Углерод в образце встречается в двух видах: в самих слоях и в виде графитовых чешуек в кварцевых жилах, прорезающих породу гораздо позже.
Чтобы отделить одно от другого, авторы использовали рамановскую спектроскопию, которая позволяет оценить, до какой температуры вещество когда-либо нагревалось. Углерод из слоев показал около 338⁰С — мягкий метаморфизм, при котором органика не разрушается и не превращается полностью в графит. Углерод в жилах прогревался до 520–650⁰С, то есть попал туда позже, вместе с горячими растворами. Резкая разница между двумя популяциями и служит доказательством, что вещество в слоях — исходное, а не занесенное.
Судя по составу пород, микробы жили в мелководном море, богатом железом и кремнеземом, рядом с действующими вулканами и гидротермальными источниками, которые поставляли им и питание, и энергию. Изотопная подпись, по мнению авторов, указывает на довольно сложные для той эпохи механизмы обмена веществ — вплоть до цикла Кальвина, того же биохимического процесса, которым сегодня пользуются растения. Если вывод верен, к рубежу 3,5 млрд лет назад жизнь на Земле умела не просто существовать за счет готовых веществ, а сама собирать себя из углекислого газа. То есть древнейшие микробы уже умели делать то же, что современные растения.
