Ученые из Массачусетского технологического института обнаружили, что некоторые древние формы жизни научились использовать кислород на сотни миллионов лет раньше, чем считалось ранее. Исследование, опубликованное в журнале Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, может объяснить, почему кислород так долго не накапливался в атмосфере Земли.
Геобиологи проследили эволюцию ключевого фермента, который позволяет организмам дышать кислородом. Выяснилось, что этот фермент возник в мезоархее — геологическом периоде от 3,2 до 2,8 млрд лет назад. Это на несколько сотен миллионов лет раньше Великого окислительного события, когда кислород стал постоянной частью атмосферы, — около 2,3 млрд лет назад.
Первыми производителями кислорода на планете были цианобактерии — микробы, которые научились использовать солнечный свет и воду для фотосинтеза. Они появились примерно 2,9 млрд лет назад, но кислород начал накапливаться в атмосфере только через сотни миллионов лет — около 2,33 млрд лет назад.
Ученые давно пытались понять, куда исчезал весь кислород, который производили цианобактерии в течение этого времени. Предполагалось, что бóльшую его часть поглощали горные породы через химические реакции. Новое исследование показывает, что свою роль могли сыграть и живые организмы.
Команда изучила ферменты, необходимые для аэробного дыхания. Исследователи проанализировали генетические последовательности этого фермента у нескольких тысяч современных видов и построили эволюционное древо. Используя данные из палеонтологических записей, они определили примерный возраст фермента.
Результаты показывают, что вскоре после появления цианобактерий другие организмы развили способность потреблять кислород. Живя рядом с цианобактериями, они быстро поглощали произведенный кислород, не давая ему накапливаться в атмосфере. Соавтор исследования Фатима Хусаин отметила:
«Это кардинально меняет историю аэробного дыхания. Наше исследование показывает, насколько невероятно изобретательной была жизнь во все периоды истории Земли».
Ранее международная группа исследователей представила доказательства того, что молекулы РНК — возможно, первые носители генетической информации на Земле — могли формироваться естественным путем около 4,3 млрд лет назад. Работа, опубликованная в журнале PNAS, описывает шестиэтапный процесс синтеза РНК из простых органических соединений, который мог происходить без какого-либо вмешательства извне.