Полученные результаты исследования дают редкую возможность взглянуть на кислородную катастрофу, произошедшую примерно 2,4 миллиарда лет назад. В результате этого события концентрация кислорода на Земле увеличилась, фундаментально изменив поверхность планеты. Считается, что результатом стало массовое вымирание и появление возможности для развития более сложной жизни. Однако, до открытия новых микрокаменелостей существовало мало прямых доказательств этому, говорят ученые.

"То, что мы показываем, является первым прямым доказательством связи изменения окружающей среды во время Великого события окисления с увеличением сложности жизни, — говорит автор-корреспондент Эрика Барлоу из Университета штата Пенсильвания. — Это то, что выдвигалось в качестве гипотезы, но ископаемых окаменелостей настолько мало, что мы не смогли это проверить".

По словам ученых, по сравнению с современными организмами микроокаменелости больше напоминали водоросли, чем более простую прокариотическую жизнь, например такие организмы, как бактерии, которые существовали до кислородной катастрофы. Водоросли, наряду со всеми другими растениями и животными, являются эукариотами, то есть их клетки имеют мембраносвязанное ядро.

Чтобы определить, были ли микроокаменелости оставлены подобными организмами, потребуется дополнительная работа, но такая возможность будет иметь большое значение, уверены ученые. Это отодвинуло бы известную летопись эукариотов на 750 миллионов лет назад.

"Микроокаменелости имеют удивительное сходство с современным семейством Volvocaceae, — говорит Барлоу. — Это намекает на то, что ископаемое, возможно, является ранним эукариотом. Это серьезное утверждение, требующее дополнительной работы, но оно поднимает захватывающий вопрос, который сообщество может развить и проверить".

"Эти конкретные окаменелости удивительно хорошо сохранились, что позволило провести совместное изучение их морфологии, состава и сложности, — рассказывает соавтор исследования профессор геолого-геофизических наук в Университете штата Пенсильвания Кристофер Хаус. — Результаты открывают прекрасное окно в биосферу менявшуюся миллиарды лет назад".

Ученые проанализировали химический и изотопный состав углерода микрокаменелостей и определили,  что структуры действительно имеют биологическое происхождение. Исследователи также раскрыли информацию о среде обитания, размножении и метаболизме микроорганизмов.

Барлоу сравнила образцы со следами организмов, существовавших до кислородной катастрофы, и не смогла найти ничего сопоставимого. По ее словам, обнаруженные ею микроокаменелости были крупнее и имели более сложную клеточную структуру.

"Похоже, что они свидетельствуют о всплеске — наблюдается увеличение разнообразия и сложности этой окаменелой жизни, которую мы обнаруживаем", — рассуждает Барлоу.

Если сравнить с современными организмами, по словам Барлоу, микроокаменелости явно похожи на колонии водорослей, в том числе по форме, размеру и распределении как колонии, так и отдельных клеток и мембран.

"Они имеют поразительное сходство, и поэтому, с помощью такого сравнения, мы можем сказать, что эти окаменелости были относительно сложными, — говорит Барлоу. — В летописи окаменелостей нет ничего подобного, и тем не менее, они удивительно похожи на современные водоросли".

Результаты имеют значение как для определения того, сколько времени потребовалось для формирования сложной жизни на ранней Земле (самому раннему, неоспоримому свидетельству существования жизни 3,5 миллиарда лет). Они также могут повлиять на поиски жизни в других частях Солнечной системы, говорят ученые.

"Я думаю, что обнаружение такого большого и сложного ископаемого, относительно раннего в истории жизни на Земле, заставляет задуматься: если мы действительно найдем жизнь где-то еще, это могут быть не просто бактериальные прокариоты, — говорит Барлоу. — Возможно, есть шанс, что сохранилось что-то более сложное — даже если оно все еще микроскопическое, это может быть что-то немного более высокого порядка".

Исследование опубликовано в журнале Geobiology.