Земля

Перші мікроби Землі використовували миш’як замість кисню для підтримки життя

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.

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 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

Кнопка «Наверх»