У розломах земної кори, в яких зародилося життя, знайшли древнє джерело кисню

Британські геологи знайшли джерело кисню, яке мікроорганізми могли використовувати до появи на Землі фотосинтезу. Дослідження опубліковано в Nature Communications.

Дослідники з Університету Ньюкасла виявили, що в тектонічних розломах гірських мінералів при певних умовах може виникати перекис водню і, як наслідок, кисень. Відкриття пояснює наявність у “стародавнього предка всього живого” гена, що відповідає за кругообіг H₂O₂ та O₂.

У тектонічно активних регіонах рух земної кори не тільки викликає землетруси, але і пронизує надра тріщинами і розломами, вистеленими високореактивними поверхнями гірських порід, що містять безліч недосконалостей або дефектів. Вода, що потрапляє на такі нерівності, вступає в реакцію з тільки що зруйнованою породою. В результаті цього процесу утворюється перекис водню, пояснюють вчені.

Дослідники моделювали такі умови в лабораторії. Для цього вони дробили на частини граніт, базальт і перидотит — породи, які були присутні в ранній земній корі. До зруйнованих порід в безкисневих умовах вчені додавали воду. Експерименти показали, що при нагріванні води до температури, близької до точки кипіння (понад 80 °С), на поверхні матеріалів утворювалася велика кількість перекису водню.

При температурах до 80 °С на поверхні розломів утворюється водень, при високих температурах — перекис водню. Зображення: Jordan Stone et al., Nature Communications

Хоча в високих концентраціях перекис водню може бути небезпечний для життя, він являє собою корисне джерело кисню для мікробів. Геологи відзначають, що умови експерименту, при якому виділялася велика кількість перекису водню, відповідали умовам на ранній Землі. Там були потрібні матеріали, вода і температура. При цьому високі температури відповідають звичному середовищі існування ряду гіпертермальних мікробів, в тому числі перших кисневих організмів, що стоять на початку еволюції.

Геномні реконструкції загального предка всього живого виявили гени, що беруть участь в круговороті H₂O₂ та O₂, відзначають автори роботи. Вони вважають, що гідротермальні розломи, в яких формувалася перекис водню, вплинули на зародження життя на Землі.

Еволюція життя і кисню. Зображення: Newcastle University