Найти в Дзене

Как кислород чуть жизнь не уничтожил и при чем тут железо?

Как вы опять же прекрасно знаете – мы с вами животинки вполне себе многоклеточные. А многоклеточность у нас всегда ассоциируется с прогрессивностью и вообще со сложноустроенными организмами в том числе. И вот долгое время бытовало мнение, что мол мы стали многоклеточными, потому что научились дышать кислородом и потому что стали эукариотами со всякими этими ядрами и митохондриями. Понтовые, короче говоря. Но тут внезапно могу вас расстроить – вполне себе вероятно, что многоклеточность – это не какой-то случайный способ усложнения, а один из немногих способов пережить кислородную катастрофу. Что же это такое? Ну давайте пробежимся. 

Вольвокс - классический пример многоклеточного полуколониального существа
Вольвокс - классический пример многоклеточного полуколониального существа

В общем и целом, такие пироги – 2,4 миллиарда лет назад первые примитивные цианобактерии начинают извращаться над фотосинтезом и из прерогативы одних серобактерий он становится популярным и распространенным явлением. Но теперь к фосинтетическим реакциям добавляется одна маленькая и незначительная мелочь – начинает просто самыми что ни на есть ядерными темпами выделяться просто огромное количество кислорода. По началу всем в общем то было по барабану и кислород накапливался только рядом с цианобактериальными матами (кислородные карманы). Но постепенно его концентрация становилась всё выше и началось окисление всего и вся в планетарном масштабе. Тут понимаете какое дело – органика просто ужас как ненавидит кислород. И для любого живого организма он является опасным и смертельным ядом, в том числе и для тебя, мой дорогой слушатель. Но мы то относимся к приспособленным к кислородной атмосфере существам, более того, свободный кислород мы научились включать в наш процесс дыхания, но так было далеко не всегда. 

Цианобактерии - одни из немногих бактерий, обладающих многоклеточностью
Цианобактерии - одни из немногих бактерий, обладающих многоклеточностью

Когда цианобактерии распространились по всей планете, а это случилось чуть более двух миллиардов лет назад, огромное количество кислорода резко начало отваливаться в воду, что вызвало одно из первых глобальных вымираний. Но как оказалось – не кислородом единым. Вместе с древними многоклеточными окислялись и многие растворенные в воде неорганические вещества и одним из первых кандидатов на выпадение в нерастворимый осадок является железо. И вы можете, конечно, сказать – ну и пёс с ним с этим железом, я его не ем. И тут вы здорово ошибетесь, ведь многие ферменты и коферменты вашего организма без железа банально не работают. Вы без железа даже ДНК скопировать не сможете. А теперь представьте.

Что ты будешь делать, если всё железо окислится и выпадет в осадок?
Что ты будешь делать, если всё железо окислится и выпадет в осадок?

Все ваши биохимические циклы настроены на поглощение микроэлементов напрямую из воды, но тут приходит кислород, и мало того, что окисляет лично вас, так еще и ваши микроэлементы. Которые конечно же, нехорошие такие человеки, выпадают в виде нерастворимых горных пород. И чо теперь делать? 

Работа сидерофоры - комплекса, который повышает биодоступность железа специфически хелатируя Fe(III) и доставляя его в клетку
Работа сидерофоры - комплекса, который повышает биодоступность железа специфически хелатируя Fe(III) и доставляя его в клетку

Ну, сами понимаете, самый простой способ – это конечно вымереть. Второй посложнее – сожрать кого-нибудь, у кого еще есть железо. Третий вариант – яростно мутировать до тех пор, пока не научишься добывать окисленное железо из среды. И четвертый вариант – попробовать договориться с Дормаму за симбиотические отношения. Очевидно, самый первый вариант, связанный с принятием ислама, был в протерозое самым популярным, но будь он единственным – жизнь на нашей планете бы кончилась. Второй вариант предполагал жрать всё что движется и экспроприировать полученные у добычи ресурсы. Что кстати могло привести к тому, что вместо переваривания бактерий, умеющих фиксировать железо, хищник оставлял её жить у себя внутри. Разновидностью второго варианта становится, кстати, и паразитизм, когда паразитная бактерия просто жила внутри своего более успешного в плане вылова микроэлементов хозяина. С третьим вариантом, с мутацией, всё просто, такое хорошо наблюдается даже в лабораториях. Да и на самом деле многие бактерии сейчас умеют выделять сидерофоры – вещества, имеющие высокое сродство к трехвалетному железу из нерастворимых осадков. А вот четвертый вариант предполагает прямое сотрудничество в виде объединения в колонию строгого режима, где вы будете вместе тусить, а если ты внезапно скоропостижно скончаешься, то соседи попилят тебя на твоих же похоронах и никакое железо никуда не пропадет. Получается этакий колониальный рециклинг микроэлементов, собственно, внутри колонии, очень по-советски.

Типичный пейзаж протерозоя
Типичный пейзаж протерозоя

Выходит, что та самая эукариотизация, когда в клетках появились ядра и митохондрии началась не от хорошей жизни, а наоборот, вполне себе для того, чтобы успешно пережить сложившийся катаклизм. Вместе с тем появление первых настоящих многоклеточных как среди цианобактерий, так уже и позже среди грибообразных видимо также было обусловлено простотой выживания в единой колонии, нежели в одиночку.

А в эдиакаре всё резко изменилось!
А в эдиакаре всё резко изменилось!

Ну а уже в конце протерозоя, где-то примерно 800-600 миллионов лет назад произошел второй взрывной этап оксигенации называемый неопротерозойским, когда уровень кислорода резко поднялся еще на пару порядков. И вот что удивительно – именно в этот момент, судя по молекулярным часам и начинают появляться первые настоящие животные. Сначала губки и гребневики, а уже в эдиакаре – первые билатрально симметричные животные нашего типа. 

Эволюция оказалась ироничной снова. Мы всегда думали, что стали столь продвинутыми организмами из-за крутого дыхания и многоклеточности, но по итогу, на базовом уровне все наши эукариотические эволюционные понты нужны всего лишь для того, чтобы не сгорать в мире полном ядовитого кислорода.  Ага, того самого, без которого мы и жить то не можем.

Это, кстати, одна из причин, почему я не люблю спекулятивную эволюцию – хотя бы просто потому, что мы не разобравшись путаем причину и следствие, но тем временем дети в пабликах по спеку яростно придумывают, как же будет эволюционировать курица через 50 миллионов лет. Ну вы поняли. 

СТРИМЫ: https://trovo.live/crazypaleo
ПОДДЕРЖИ НА БУСТИ: https://boosty.to/crazypaleo

СОВЕТУЮ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ!
https://zen.yandex.ru/media/lifehackers/kanaly-na-kotorye-stoit-podpisatsia-622683297124ba47b91c2024

Наука
7 млн интересуются