Сотрудники Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН ведут исследования возле небольшой деревни Кервале (Kervalet) на западе Франции. В этом месте на приливно-отливной равнине работает множество солеварен, где формируются биоматы – уникальная среда, аналогичная той, что существовала на Земле миллионы лет назад.
О том, что удалось открыть в ходе исследований, рассказывает Антон Владимирович Колесников – кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории палеонтологии и стратиграфии докембрия ИНГГ СО РАН.
Как сформировалась такая среда?
Бактериальный мат, также называемый биоматом – это многослойная структура, похожая на пленку, которую формируют сообщества микроскопических организмов – главным образом, цианобактерий. Периодически эти пленки засыпаются поступающим осадком – например, во время высоких приливов или паводков. Через осадок микроорганизмы мигрируют на новую поверхность, а затем ее колонизируют.
Таким образом, в результате чередования слоев с продуктами жизнедеятельности микроорганизмов и обломочным осадочным материалом образуется слоистая порода – биоламинит. На ощупь он напоминает мягкую резину, и наиболее толстые образцы отличаются большой плотностью и упругостью. Тридцатилетний биоламинит без труда выдерживает человеческий вес.
Современный биоламинит в разрезе.
Как утверждает Антон Колесников, сейчас найти такие структуры в «живом» состоянии довольно проблематично. Благодаря тому, что в деревне Кервале есть развитая инфраструктура, а соль добывают традиционным способом, ученые могут проводить там уникальные геобиологические исследования. Местные жители делают особые запруды, куда во время прилива поступает вода. Затем они перекрывают ее, ждут, когда она испарится, и получают соль. В центральных резервуарах вода достигает максимальной концентрации солености, а на окраинах просто отстаивается.
В этих сложных условиях и формируются бактериальные маты, которые были повсеместно распространены в архее и протерозое (от 3,8 до 0,54 млрд лет назад). Кервалетские биоматы не подвержены разрушению, так как из-за большой концентрации соли в них живут только некоторые виды бактерий, приспособленные к таким условиям. Изучая эти структуры, ученые выявили быстрые темпы их формирования.
– Слой толщиной в один сантиметр скапливается всего за 8 лет, – отмечает Антон Колесников. –Это стало известно после изучения рабочих дневников производителей соли, где было указано, когда именно они чистили те или иные участки. Ранее считалось, что подобные слои могли накапливаться только в глубоководных условиях, и этот процесс занимал тысячи лет.
Раскрывая тайну арумберий
Исследуя биоматы, специалисты Института сделали еще одну удивительную находку. Ученые обнаружили свидетельства биологического происхождения таинственных арумбериеморфных текстур. Ранее научный мир считал, что они имеют неорганическую природу.
Впервые такие объекты были описаны как остатки арумберий – мягкотелых организмов из эдиакарских отложений в Австралии (635–541 млн лет назад). Позже их биологическую природу поставили под сомнение, предложив альтернативную гипотезу. Считалось, что текстуры такого типа могли образоваться на континентальных склонах в результате мутьевых потоков – придонных течений, обладающих повышенной плотностью.
Ископаемый отпечаток арумберии возрастом 500 млн лет
Современная арумбериеморфная текстура в биомате.
Изучая арумбериеморфные текстуры из эдиакарских отложений на Урале, ученые ИНГГ СО РАН выяснили, что они встречаются только в определенных зонах. Это должно быть крайнее мелководье, подверженное периодическим осушениям с многочисленными признаками активности микробных организмов и образования биоламинитов. Именно такие условия созданы в солеварнях на приливно-отливной равнине у деревни Кервале, где были впервые обнаружены современные арумберии.
Детальное изучение таких текстур выявило их биологическую природу. Выяснилось, что они не представляют собой отдельные организмы, а проявляются в уже сформированном мате. Эти текстуры – результат стрессовой реакции микробиального сообщества на резкие колебания содержания кислорода в окружающем пространстве. Таким образом, новосибирские ученые разгадали многолетнюю тайну природы арумберий.
Неизвестная инфекция
Помимо ответов на вопросы о формировании древней среды, сотрудники ИНГГ СО РАН получили и новые загадки. Так, на биоматах близ деревни Кервале ученые обнаружили специфические кольцевые образования диаметром до метра. Предыдущие исследователи описывали эти структуры, как отпечатки медузоидных организмов, однако медузы не могут оставлять следы такой идеальной формы. Новосибирские специалисты высказали предположение, что это – микробиальная колония.
– Обнаруженные нами образования группируются очагами, – рассказывает Антон Колесников. – Вероятнее всего, эти диски – результат разрушения верхнего слоя биомата инфекцией. В частности, она может иметь грибковое происхождение, поскольку многие грибы растут кольцами. Сейчас наш коллектив ищет возможность сделать анализ ДНК этих структур. Если подтвердится, что массовое распространение дисковидных отпечатков в докембрии было вызвано инфекцией, это станет настоящей сенсацией. Получится, что мы обнаружили первую ископаемую инфекцию.
Сотрудники ИНГГ СО РАН и их французские коллеги изучают кольцевые образования в биоматах у деревни Кервале.
Распознавание образов
Еще одно важнейшее направление, которым сейчас занимается коллектив исследователей под руководством заведующего лабораторией палеонтологии и стратиграфии докембрия ИНГГ СО РАН, доктора геолого-минералогических наук Дмитрия Владимировича Гражданкина – это разработка новых методов распознавания образов в палеонтологии.
Изучая древнейшие земные объекты на Урале и в Сибири, а также их современные аналоги на западе Франции, ученые Института закладывают основы астробиологических исследований, которые в будущем люди будут вести их на Марсе и на других планетах. Все новые методы могут применяться при поиске и идентификации внеземных форм жизни.
Исследованием этих процессов и разработкой методик сотрудники ИНГГ СО РАН продолжат заниматься в следующем году. Не исключено, что в дальнейших работах примут участие студенты Новосибирского государственного университета, которым преподают ученые: Дмитрий Гражданкин – старший преподаватель кафедры палеонтологии и исторической геологии геолого-геофизического факультета НГУ, а Антон Колесников – ассистент кафедры общей и региональной геологии ГГФ НГУ. Исследования проводятся при финансовой поддержке Российского Научного Фонда (грант 17-17-01241).
Пресс-секретарь ИНГГ СО РАН
Павел Красин
Фото предоставлены А.В. Колесниковым
