Ответ на вопрос, чем дышали живые организмы до кислородной катастрофы, может показаться странным. Кислород играл роль окислителя в метаболизме всегда, – с начала времён. Просто, пока в атмосфере не было кислорода свободного, использовался связанный, извлекавшийся из соединений железа и серы. Которые, как следствие, восстанавливались. Анаэробный метаболизм называется ещё «восстановительным».
Кислород трудно чем-то заменить. Это одновременно окислитель и лучший, и наиболее доступный – третий по распространённости во вселенной химический элемент. Земля состоит из него на 40%. В плане же используемого горючего, жизнь изначально стремилась к разнообразию, вплоть до обретения способности обходиться без него. Поскольку восстанавливаемое железо одновременно являлось и катализатором фотохимических реакций, бактерии быстро научились использовать энергию солнечного света. Но это отдельная история. До тех же пор, пока не распространился фотосинтез, предпочтительным «горючим» оставался метан. Биосферу раннего архея можно было бы назвать метанотрофной.
Прежде всего, метан был хорош тем, что его имелось много. Это второе, после воды, по распространённости в космосе химическое соединение. Первичная атмосфера, захваченная Землёй из протосолнечной туманности, состояла из метана по преимуществу. Водород планета удержать не могла, но первые сотни миллионов лет его тоже было много. Однако метан подкупал универсальностью. Одновременно этот газ мог служить источником и углерода, и водорода, и энергии, – если удавалось найти молекулу оксида железа или серы, у которой один из атомов кислорода держится на честном слове… Бешеный же вулканизм запасы окислителя постоянно возобновлял.
...А, вот, запасы метана не возобновлялись. Это – ахиллесова пята любого хемосинтеза: реагенты не вовлечены в круговорот. Переходя в биомассу, метан дегидрируется, – «лишний» водород соединялся с кислородом, превращаясь в водяной пар. Потом, после отмирания биомассы, углерод частично минерализовался, остатки же водорода в бескислородной среде снова переходили в метан. Но уже меньше половины. Плюс, метан «горел», – под воздействием радиации переходил в высокомолекулярные соединения, образующие «дымку» в атмосфере Титана. Плюс, в конце архея метан стал гореть и в буквальном смысле, соединяясь со свободным кислородом, выделяемым фотосинтезирующими организмами.
Уже в протерозое метанотрофные организмы стали редкостью. Хотя и научились использовать свободный кислород. Так появились удивительные бактерии Methylococcus capsulatus, питающиеся газами, – они ещё и азот связывают. Сейчас с их помощью, путём продувки ёмкостей с водой природным газом и воздухом, получают десятки тысяч тонн бактериального белка на корм рыбе… Можно, кстати, задаться вопросом, зачем так сложно, если есть спирулина. Проблема в том, что фотосинтезирующие микроорганизмы разводятся в открытых бассейнах, которые, естественно, заражаются и бактериями «дикими». Использование метанотрофов позволяет сделать процесс производства белка более контролируемым. В смысле разнообразия содержащихся в продукте токсинов.
...Недостатком же технологии является расход природного газа. Небулярный метан уже три миллиарда лет как кончился, и теперь этот газ производится на Земле в процессе обугливания органики. Если дерево нагревать в условиях недостатка кислорода, что достигается автоматически в случаях, когда причиной нагрева становится горение, сложные углеводородные молекулы распадаются на уносящий водород метан и чистый углерод – уголь. То же самое происходит и в болотах, и в недрах с органикой захороненной. Метан, впрочем, производится и в мантии, но это крохи. В основном водород там соединяется с кислородом, а не с углеродом, так что, из жерл вулканов выходят пар и углекислый газ.
Биогенный же метан в атмосфере долго не живёт. Но может накапливаться в коре, – в пористых породах. Метанотрофные бактерии не покушаются на залежи, поскольку, как отмечалось выше, кроме метана им нужны ещё жидкая вода и кислород… Последнее очень кстати, ведь и человек тоже, – организм, в определённом смысле, метанотрофный. Сравнительно с нефтью и, тем более, с углём, природный газ – очень экологичное горючее. Горит-то в нём в основном водород с образованием безвредного водяного пара. Углекислого газа на единицу произведённой энергии выделяется на порядок меньше, чем в случае сжигания угля.
По этой, в частности, причине «Единая Россия» сейчас предлагает дополнительно выделить один миллиард рублей на социальную газификацию – подведение газопроводов дополнительно к 11 тысячам домов. Президентская программа социальной газификации, реализуемая Правительством с 2021 года, подразумевает бесплатную доставку газа до участка пользователя. Причём слово «социальная» означает, что не любого, а такого пользователя, который сам прокладку газопровода не в состоянии оплатить.
Добавить можно, что с 2024 года наша страна вышла на первое место в мире по уровню газификации домохозяйств, достигшему 75%.