Сьогодні велика частина життя на Земля залежить від кисню. Але до того, як кисень з’явився на планеті, форми життя, ймовірно, використовували замість нього миш’як. До таких висновків прийшли вчені в новому в дослідженні, опублікувавши результати в журналі Communications Earth & Environment.
Ключовим компонентом кисневого циклу є те, що рослини і деякі види бактерій використовують сонячне світло, воду і CO2, перетворюючи їх у вуглеводи й кисень, які потім циркулюють і використовуються іншими організмами, які використовують кисень. Цей кисень служить транспортним засобом для електронів, отримуючи і віддаючи їх в метаболічних процесах. Однак протягом перших 1,5 млрд років життя на Землі кисень був відсутній, і вчені не розуміли, як всі системи на Землі працювали, каже провідний автор дослідження, професор морських наук Каліфорнійського університету і науки про Землю Пітер Вішер.
Теорії про те, як життєві процеси функціонували під час відсутності кисню, в основному покладалися на водень, сірку або залізо як на елементи, які переносять електрони для задоволення метаболічних потреб організмів.
- З побічного продукту виробництва пива створили пестицид
- Новий кардіостимулятор тонший за людське волосся
Як пояснює Вішер, ці теорії оскаржуються; наприклад, фотосинтез можливий з залізом, але дослідники не знаходять доказів цього в літописі скам’янілостей до появи кисню близько 2,4 млрд років тому. Згадується водень, але енергетика і конкуренція за водень між різними мікробами показують, що це нездійсненно.
Миш’як – ще одна теоретична можливість, і докази цього були знайдені в 2008 році. Вісшер каже, що нові підтвердження були отримані в 2014 році, коли він і його колеги виявили докази фотосинтезу на основі миш’яку в мільярди років тому. Для подальшого підтвердження своєї теорії дослідникам необхідно було знайти сучасний аналог для вивчення біогеохімії та кругообігу елементів.
Складний аспект роботи з літописом скам’янілостей, особливо таких древніх, як деякі строматоліти, полягає в тому, що їх мало залишилося через кругообіг гірських порід у міру руху континентів. Однак прорив стався, коли команда виявила активний мікробний мат, який нині існує в суворих умовах в Лагуна-ла-Брава в пустелі Атакама в Чилі.
Ці мати раніше не вивчались, але є потойбічний набір умов, подібних умовам ранньої Землі. Мати знаходяться в унікальному середовищі, яке залишає їх в постійному безкисневому стані на великій висоті, де вони піддаються щоденним коливанням температури та високим випромінюванням ультрафіолету. Вони служать потужним і інформативним інструментом для розуміння життя в умовах ранньої Землі.
- Вчені: Люди залишили в Антарктиці слід площею з Ватикан
- Нейробіологи дізналися, що змушує наш мозок дивуватися і як це допомагає в навчанні
Вчені почали працювати в Чилі, де виявили криваво-червону річку. Червоні відкладення складаються з аноксогенних фотосинтетичних бактерій. У цій воді також дуже багато миш’яку. Вона містить сірководень, який має вулканічне походження і дуже швидко тече по матам. Тут немає абсолютно ніякого кисню, пояснюють вчені.
Команда вчених показала, що мати створюють карбонатні відкладення і нове покоління строматолітів. Карбонатні матеріали також продемонстрували докази кругообігу миш’яку – він служить переносником електронів, доводячи, що мікроби його активно метаболізують, як і кисень в сучасних системах. Вішер каже, що ці знахідки поряд зі свідченнями скам’янілостей дають чітке уявлення про ранній стан Землі.
Натхнення: hightech.fm