Ученые обнаружили новый источник кислорода, который мог повлиять на эволюцию жизни еще до появления фотосинтеза. Оказалось, в сейсмически активных регионах вода при высоких температурах может вступать в реакцию с дефектами на поверхности горных пород, образуя перекись водорода, которая, в свою очередь, может служить источником кислорода для гипертермофильных бактерий.
Ученые из Школы естественных и экологических наук Ньюкаслского университета (Великобритания) обнаружили процесс, в результате которого перекись водорода (H2O2) образуется из горных пород при движении тектонических разломов. Хотя в высоких концентрациях перекись водорода может быть опасна для жизни, она также может служить источником кислорода для бактерий.
Исследователи пришли к выводу, что открытый ими процесс мог повлиять на раннюю эволюцию жизни на Земле еще до появления фотосинтеза, навсегда изменившего состав атмосферы нашей планеты. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
В тектонически активных регионах движение земной коры не только вызывает землетрясения, но и приводит к появлению трещин и разломов, выстланных изнутри высокореактивными горными породами, которые содержат на своей поверхности множество дефектов. Просачиваясь вниз, вода может вступать с ними в реакцию и производить новые химические соединения, в том числе перекись водорода.
Ученые смоделировали этот процесс в лабораторных условиях. Для этого они раздробили гранит, базальт и перидотит — горные породы, присутствовавшие в ранней земной коре — и добавили к ним воду в хорошо контролируемых бескислородных условиях при различных температурах.
Эксперименты показали, что значительное количество перекиси водорода — и, как следствие, потенциального кислорода — образуется только при температурах, близких к температуре кипения воды. При этом температура образования перекиси водорода соответствует диапазонам роста некоторых древних теплолюбивых (гипертермофильных) бактерий, использующих для своей жизнедеятельности кислород.
Хотя предыдущие исследования предполагали, что небольшие количества перекиси водорода и других окислителей могли образовываться при дроблении горных пород в отсутствие кислорода, новое исследование впервые показало важность высоких температур в этом процессе.
Таким образом, дефекты горных пород, вода и высокие температуры ранней Земли могли создать механохимическую реакцию, которая привела к появлению кислорода, еще до возникновения фотосинтеза. А сам кислород мог повлиять на эволюцию гипертермофильных бактерий, обитающих в жарких и сейсмически активных регионах океана.