Японські залізисті гідротерми як аналоги давніх океанів розкривають механізми виживання мікробного життя в умовах Великої події оксигенації близько 2,3 млрд років тому — дослідження опубліковано у журналі Microbes and Environments.
До Великої події оксигенації («глобального насичення атмосфери молекулярним киснем») рівень O2 був у мільйон разів нижчим за сучасний. Ні лісів, ні тварин — лише мікроорганізми в анаеробному «бескисневому» середовищі. Для тогочасних живих організмів кисень був отрутою, а не ресурсом. Як саме первісне мікробне життя пережило цей токсичний перехід — залишалося однією з ключових загадок біології.
Дослідницька група Фатіми Лі-Хау та доцента Шона МакГлінна з Інституту науки про Землю та Життя (ELSI) при Токійському технологічному університеті обрала унікальний об’єкт — п’ять залізистих гідротермальних джерел Японії. Джерела розташовані в Токіо, префектурах Акіта та Аоморі й містять двовалентне залізо — форму розчиненого заліза, що була поширена у стародавніх океанах. «Ці залізисті гарячі джерела є унікальною природною лабораторією для вивчення мікробного метаболізму в умовах раннього архею–раннього протерозою», — зауважив МакГлінн.
За допомогою метагеномного аналізу («реконструкції геномів мікроорганізмів безпосередньо із зразків середовища») вчені відновили понад 200 повноякісних мікробних геномів. У чотирьох із п’яти джерел домінували мікроаерофільні («ті, що переносять лише мінімальну кількість кисню») залізоокиснюючі бактерії. Вони перетворювали токсичну сполуку на джерело енергії, одночасно підтримуючи умови для виживання анаеробних організмів. «Незважаючи на відмінності у геохімії та складі мікробних угруповань між ділянками, наші результати показують, що в присутності двовалентного заліза й обмеженого кисню мікроаерофільні окиснювачі заліза, оксигенні фототрофи та анаероби стабільно співіснують», — підсумувала Лі-Хау.
Несподіваним відкриттям стало виявлення ознак часткового циклу сірки — незважаючи на надзвичайно низький вміст сірчистих сполук у водах. Дослідники припускають існування так званого «прихованого» («криптичного») циклу сірки, де мікроби рециклюють сірку складними, ще не повністю зрозумілими шляхами. «Це дослідження розширює наше розуміння функціонування мікробних екосистем під час переходу від безкисневого залізистого океану до оксигенованої біосфери на початку ГПО», — додала Лі-Хау. Висновки мають значення й для астробіології: планети з геохімічними умовами, схожими на ранню Землю — як-от супутники Юпітера чи Марс — можуть приховувати подібні мікробні стратегії виживання.