Микроокаменелости проливают свет на долгую летопись окаменелостей эвгленоидов

Скрывающиеся в тени эвгленоиды — интересная группа одноклеточных простейших, которые не являются ни растениями, ни животными.

Растения осуществляют фотосинтез, а животные питаются. Евгеноиды делают и то, и другое. Своими длинными жгутиками они движутся по темному дну неглубоких пресноводных водоемов, питаясь органической слизью, а также используют свои хлоропласты для преобразования углекислого газа и воды вместе со светом в сахара. Из-за этого промежуточного состояния эвглиноиды были помещены у основания эукариотической ветви на древе жизни, которое включает в себя все растения, грибы и животных. Однако, хотя эвгленоиды, вероятно, появились более миллиарда лет назад, они оставили лишь очень скудную летопись окаменелостей.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Review of Palaeobotany and Palynology, группа голландских, американских, британских, немецких и австралийских ученых пролила новый свет на группу «проблемных» микроокаменелостей, которые оставались загадкой на протяжении почти столетия. Сравнивая микроскопические ископаемые цисты в отложениях прудов возрастом 200 миллионов лет из образцов, раскопанных в Германии и Нидерландах, с гораздо более ранними палеолитическими, более молодыми останками в голоценовых озерах в Греции и, наконец, с живыми протистами в пруду в Австралии, исследователи установил эволюционную историю. Ее продолжительность для эвгленоидов составляет 400 миллионов лет.

что в имени?

В 2012 году Бас ван де Шотбрюгге, работавший тогда в Университете Гете во Франкфурте-на-Майне, и Пол Стротер из Бостонского колледжа, работая над множеством проблемных микроокаменелостей в отложениях триаса и юры, поняли, что мы видели круглые полосатые кисты. , на самом деле это могут быть эвгленоидные кисты. «В нашем распоряжении был этот удивительный материал бурового керна, который содержал множество неизвестных микрокаменелостей, в том числе некоторые из самых старых останков бабочек, которые мы опубликовали в 2018 году», — сказал Бас ван де Шотбрюгге, сейчас работающий в Утрехтском университете. Пол Стротер продолжил: «Некоторые из найденных нами микроокаменелостей продемонстрировали поразительное сходство с цистами эвглены, современным организмом, описанным словацкими коллегами. Проблема в том, что в мире существует только одно издание, делающее такое заявление.

Еще более тревожным является то, что после обширного обзора литературы ван де Шотбрюгге и Стротер поняли, что одному и тому же типу микроокаменелостей давалось много разных названий. Ученые, работающие над временными интервалами четвертичного и голоценового периода, использовали концентрические мешочки, что является отсылкой к возможному водорослевому мешку с концентрическими сторонами. Но мезозойские исследователи использовали Pseudoschizaea, первоначально думая, что это могут быть споры папоротника. Еще более древние окаменелости из перми, девона, силура и ордовика были известны как Circulisporites и Chomotriletes.

Реконструированная палеографическая карта границы триаса и юры. В приложении к карте показано расположение четырех образцов в Европе: (1) керн Чандела-1 (Германия), (2) керн Винтерсвейк (Нидерланды), (3) керн Пост (Франция), (4) керн Мингольсхайм (Германия). . Карта была изменена на основе Ван де Шотбрюгге и др. (2020) и Басс и др. (2023).

Просвечивающий электронный микроскоп

После того, как авторы разобрались с таксономической путаницей, собрав при этом около 500 источников литературы, относящихся к любому из четырех таксонов, потребовались более совершенные микроскопические методы для установления ультраструктуры кист с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (ПЭМ). Для этого потребовался отбор одного образца, встраивание и микросрезы соавтором Уилсоном Тейлором из Университета Висконсина-О-Клэр. Поскольку образцы, найденные в триасовых и юрских кернах, были в основном повреждены, команда обратилась к палеонтологу Андреасу Котсодендрису из Гейдельбергского университета (Германия), у которого был доступ к кернам голоцена и плиоцена, содержащим многочисленные, хорошо сохранившиеся экземпляры.

«Я регулярно встречаю эти кисты в образцах керна, пробуренных в озерах, например, в озере Вулиагмени в Греции, которое мы изучали здесь, но их биологическое родство никогда не было продемонстрировано», — сказал Андреас Кутсодендрис. «На самом деле, эти кисты обычно появляются у коллег. публикаций, но никто не может указать на это». «Мы были очень удивлены инфраструктурой кист», — продолжил Уилсон-Тейлор. «Структура стенок не похожа ни на что известное». «Кисты не являются украшениями, поскольку «Слоистая структура стенок также явно отличается от структуры многих других зеленых водорослей, обитающих в пресной воде», — продолжил Тейлор.

Тревожная неопределенность

Хотя ПЭМ-анализ изначально добавлял больше загадочности, результаты согласуются с исследованием, опубликованным другой группой коллег в 2021 году, в котором изучалась ультраструктура Pseudoschizaea. По крайней мере, удалось показать, что голоцен, концентрический плиоцен и псевдоюрский период — это по сути одно и то же. Но оставалось одно мучительное сомнение: отсутствие каких-либо кист, образующихся у живых эвглиноидов. Уилсон Тейлор: «Мы связались с несколькими биологами, работающими с живыми эвглиноидами, но ни один из них не смог создать эвгленоцисты в лабораторных условиях, что позволило бы извлечь кисты и проанализировать их с помощью ПЭМ».

Микроскопическая жизнь внизу

Введите Фабиана Уэстона. Случайно Стротер и ван де Шотбрюгге наткнулись на увлекательный видеоматериал, размещенный на YouTube энтузиастом микроскопии Фабианом Уэстоном из Сиднея, Австралия. В 2020 году Фабиан Уэстон поместил каплю воды, взятой из близлежащего пруда в Новом Южном Уэльсе, на предметное стекло микроскопа и, используя свои расширенные настройки в The Protist Lab, сфотографировал Эвглену, изящно приближающуюся и расплывающуюся в фокусе. По причинам, которые до сих пор не совсем понятны, но могут быть связаны с обезвоживанием воды под капюшоном, эвглена слипается и образует толстую стенку с мешкообразными ребрами, обнаруженными в летописи окаменелостей. «Невольно Фабиан предоставил ключевые доказательства. Возможно, он единственный человек на планете, который стал свидетелем разложения эвглены под микроскопом», — сказал Стротер.

Важность и следующие шаги

Основываясь на всех доступных кусочках головоломки, авторы связывают эвглиноидов из пруда в Австралии с ископаемыми цистами возрастом более 400 миллионов лет, создавая глубокую хронологическую запись эвглиноидов. «Это открывает возможность выявить еще более древние примеры, например, из докембрийских записей, которые восходят к истокам эукариотического древа жизни», — сказал Стротер. «Теперь, когда мы знаем, какие организмы произвели эти цисты, мы также можем использовать их в древних экологических объяснениях. Их обилие вокруг двух крупнейших событий массового вымирания за последние 600 миллионов лет является явным признаком некоторых крупных потрясений на континентах, связанных с увеличение количества осадков в условиях сурового тепличного климата.

«Возможно, это связано с их способностью разлагаться, — заключил Ван де Шотбрюгге. — Эти организмы пережили все крупные вымирания на планете. В отличие от гигантских организмов, уничтоженных вулканами и астероидами, эти крошечные существа пережили все». Чтобы расширить сферу своих исследований, команда намерена в ближайшем будущем отправиться в Австралию для поиска цист эвглены, сохранившихся в отложениях прудов и озер Нового Южного Уэльса.

Стратиграфические примеры Chomotriletes sl 1. Chomotriletes sp. Элион Шелл (Ютика, Нью-Йорк, США); Образец S14-2, силурийский период (Венлок). 2. Pseudoschizaea sp., ядро ​​Винтерсвейк (Нидерланды) WINT15–02; Проба 15.5 МБ, верхний рет (триас) 3. Pseudoschizaea sp. Сердце статуи (Северная Франция); Образец BOUST_44_58 из района Аржиль-де-Леваллуа, верхний рет (триас). 4. Несахарная шизофрения sp. ядро «Чандела-1» (Северная Германия); Образец SCH_338_00 из Конторта-Шихтен, средний рет (триас). 5 Несахарная шизофрения sp. ядро «Чандела-1» (Северная Германия); Образец SCH_338_00 из Конторта-Шихтен, средний рет (триас). 6. Несахарная шизофрения sp. ядро «Чандела-1» (Северная Германия); Образец SCH_335_50 из Конторта Шихтен, средний рет (триас). 7. Псевдосп. шизофрения. Сердце Мингольсхайма (юг Германии); Образец MING41A из слоев Triletes, верхняя часть рет (триас). 8. Концентрированные пакетики sp. Из озера Вульягмени, Греция. (голоцен). 9. Концентрированные пакетики sp. Ядро IODP U1478, Мозамбикский пролив (плиоцен), показаны врезанные береговые линии (круг). 10. Концентрированные пакетики сп. Ядро IODP U1478, Мозамбикский пролив (плиоцен), показывает развилку побережья (стрелка). 11. Концентрированные пакетики сп. Ядро IODP U1478, Мозамбикский канал (плиоцен).

Признание обширного существования цист эвглина: последствия массового вымирания в конце триасаОбзор палеонтологии и палеонтологии (открытый доступ)

астробиология,