Наука привыкла считать, что кислородная атмосфера на Земле появилась около 2,3 миллиарда лет назад, во время Великого окисления. Но новое исследование Массачусетского технологического института переворачивает эту картину, пишет Science Daily. Оказывается, некоторые микробы научились дышать кислородом на сотни миллионов лет раньше — просто делали это тихо и незаметно.
Загадка великого разрыва
Палеонтологи давно задавались вопросом: цианобактерии начали выделять кислород в процессе фотосинтеза примерно 2,9 миллиарда лет назад, но атмосфера оставалась практически бескислородной еще 600 миллионов лет. Куда девался весь этот газ?
Классическое объяснение — кислород связывался с минералами и уходил в осадок. Но новое исследование предлагает еще один, гораздо более интригующий вариант: кислород просто съедали.
Ученые под руководством Фатимы Хуссейн и Грегори Фурнье сосредоточились на особом классе ферментов — гем-купро-оксидоредуктазах. Это молекулярные машины, которые умеют присоединять кислород и превращать его в воду. Они есть практически у всех современных аэробных организмов и играют ключевую роль в дыхании.
Исследователи прочесали гигантские базы геномов — миллионы видов — в поисках генетических последовательностей, отвечающих за этот фермент. Потом отобрали репрезентативную выборку, выстроили эволюционное древо и привязали его к известным ископаемым датировкам.
Результат ошеломил: фермент впервые возник в мезоархее, примерно 3,2–2,8 миллиарда лет назад. То есть задолго до того, как кислород начал накапливаться в атмосфере. Ранее мы писали о том, как на Земле появилась вода.
Тихие потребители
Картина получается такая: цианобактерии выделяли маленькие порции кислорода в локальных «оазисах» — например, в водоемах. А рядом с ними жили другие микробы, которые уже освоили кислородное дыхание. Они тут же подхватывали и использовали этот газ для своих энергетических нужд.
В результате глобальной атмосфере ничего не доставалось. Кислород потреблялся почти сразу после выделения, не успевая накопиться до заметных концентраций. «Это существенно меняет представление о развитии аэробного дыхания. Наши данные показывают, что жизнь научилась использовать кислород намного раньше, чем мы думали, и что этот процесс был удивительно изобретательным», — отмечает Хуссейн.
Работа закрывает важный пробел в наших представлениях о ранней Земле. Раньше считалось, что главным поглотителем кислорода была неживая природа — минералы и горные породы. Теперь ясно, что биология тоже внесла свою лепту. Более того, возможно, именно микробы-потребители кислорода создали тот самый кислородный затор, который отсрочил Великое окисление на сотни миллионов лет.
Кроме того, исследование показывает, насколько сложными и развитыми были микробные сообщества уже в архее. Жизнь не ждала, пока атмосфера станет пригодной для дыхания — она адаптировалась к новому газу сразу, как только он появился.
Как на Земле появились континенты
Самые большие катастрофы в истории Земли: если бы их не было
Читайте «Мою Планету» в Telegram