Antiche molecole steroidee trovate in 1,64 miliardi di anni

Aug 30, 2023

Henrik5000/iStock

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Molto prima degli antichi esseri umani, la Terra era in gran parte popolata da forme di vita microbiche in epoca preistorica. E ora gli scienziati hanno rintracciato un’antica documentazione della vita eucariotica sulla Terra.

Per cominciare, gli eucarioti sono un gruppo eterogeneo di organismi con nuclei nelle loro cellule. È un termine ampio che si riferisce al "regno della vita", che comprende tutti gli animali, le piante e le alghe. Si stima che gli eucarioti esistano da più di 2 miliardi di anni.

Un team di ricercatori ha scoperto un record molecolare unico di eucarioti. Il ritrovamento dei primi fossili eucariotici potrebbe aiutare a comprendere meglio le condizioni alla base dell’evoluzione di forme di vita complesse.

Nelle rocce antiche, hanno scoperto un nuovo tipo di steroidi, che sono composti organici biologicamente attivi. Si chiamano protosteroidi.

Questa scoperta suggerisce che la vita eucariotica complessa fosse abbondante durante tutto il Medioevo della Terra. Verifica anche l'ipotesi del premio Nobel Konrad Bloch sulla presenza di antichi composti steroidei.

I fossili degli antichi organismi eucarioti sono scarsi, ma i ricercatori hanno ipotizzato che potrebbero esserci tracce di fossili molecolari nelle rocce.

I ricercatori hanno scoperto molecole di protosteroidi negli strati sedimentari del medio Proterozoico nella formazione Barney Creek in Australia. Queste rocce risalgono a 1,64 miliardi di anni fa.

L'Università Nazionale Australiana

I risultati hanno supportato il dominio dei primi eucarioti negli habitat acquatici da almeno 0,8 a 1,6 miliardi di anni fa.

"Quasi tutti gli eucarioti biosintetizzano gli steroidi, come il colesterolo prodotto dagli esseri umani e dalla maggior parte degli animali", ha affermato Benjamin Nettersheim del MARUM, Università di Brema, e uno dei primi autori di questo studio, in un comunicato ufficiale.

Nettersheim aggiunge: "A causa degli effetti potenzialmente avversi sulla salute derivanti da elevati livelli di colesterolo negli esseri umani, il colesterolo non ha la migliore reputazione dal punto di vista medico. Tuttavia, queste molecole lipidiche sono parte integrante delle membrane cellulari eucariotiche dove aiutano in una varietà di funzioni fisiologiche. funzioni. Cercando steroidi fossilizzati nelle rocce antiche, possiamo tracciare l'evoluzione di una vita sempre più complessa."

Ma come hanno fatto gli scienziati a trovare questo nuovo tipo di molecola nelle rocce antiche? Dopotutto è un processo piuttosto difficile.

I ricercatori hanno iniziato sperimentando diverse strategie per convertire gli steroidi moderni conosciuti nelle loro controparti fossilizzate. Ciò ha migliorato la loro comprensione di cosa cercare.

"Una volta individuato il nostro obiettivo, abbiamo scoperto che dozzine di altre rocce, prelevate da corsi d'acqua di tutto il mondo vecchi di miliardi di anni, trasudavano molecole fossili simili", ha affermato Jochen Brocks, primo autore di questo studio dell'Università Nazionale Australiana ( ANU).

Dopo aver identificato il bersaglio, gli scienziati hanno utilizzato un laser per scrutare le rocce antiche, mentre uno spettrometro di massa ad altissima risoluzione è stato impiegato per rilevare le molecole.

Gli autori sottolineano che i prodotti metabolici dei cianobatteri e delle prime alghe eucariotiche iniziarono a riempire l’atmosfera terrestre di ossigeno circa centinaia di milioni di anni fa.

Subito dopo si verificò il freddo evento della “Terra Palla di neve” e le comunità di protosteroli iniziarono a scomparire dal globo. L'ultimo antenato comune di tutti gli eucarioti viventi potrebbe essere vissuto da 1,2 a 1,8 miliardi di anni fa.

È possibile che l'ultimo antenato comune di tutti gli eucarioti esistenti sia vissuto tra 1,2 e 1,8 miliardi di anni fa. I suoi discendenti si sono evoluti per adattarsi al caldo, al freddo e ai raggi UV, e alla fine hanno soppiantato i loro antenati.

I risultati sono stati riportati sulla rivista Nature.

Estratto dello studio:

La vita eucariotica sembra essere fiorita sorprendentemente tardi nella storia del nostro pianeta. Questa visione si basa sulla bassa diversità dei fossili eucariotici diagnostici nei sedimenti marini dell'età media del Proterozoico (da circa 1.600 a 800 milioni di anni fa) e sull'assenza di sterani, i fossili molecolari degli steroli della membrana eucariotica. Questa scarsità di resti eucariotici è difficile da conciliare con gli orologi molecolari che suggeriscono che l'ultimo antenato comune eucariotico (LECA) fosse già emerso tra circa 1.200 e più di 1.800 milioni di anni fa. LECA, a sua volta, deve essere stata preceduta da forme eucariotiche di gruppi staminali di diverse centinaia di milioni di anni3. Qui riportiamo la scoperta di abbondanti protosteroidi nelle rocce sedimentarie dell'età medio-proterozoica. Questi composti primordiali erano precedentemente rimasti inosservati perché le loro strutture rappresentano i primi intermedi della moderna via biosintetica degli steroli, come previsto da Konrad Bloch4. I protosteroidi rivelano un “biota protosterolo” ecologicamente importante che era diffuso e abbondante negli ambienti acquatici da almeno 1.640 a circa 800 milioni di anni fa e che probabilmente comprendeva antichi batteri produttori di protosterolo ed eucarioti del gruppo staminale con ramificazioni profonde. Gli eucarioti moderni iniziarono ad apparire nel periodo toniano (da 1.000 a 720 milioni di anni fa), alimentati dalla proliferazione delle alghe rosse (rodofite) intorno a 800 milioni di anni fa. Questa “trasformazione toniana” emerge come uno dei punti di svolta ecologici più profondi nella storia della Terra.