Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разобрались в загадке, которая долгое время мучила геологов и биологов. Цианобактерии научились вырабатывать кислород почти 3 миллиарда лет назад, но в атмосфере он появился только спустя сотни миллионов лет. Куда же он девался?
В чем суть проблемы?
Около 2,9 миллиарда лет назад цианобактерии начали производить кислород в процессе фотосинтеза. Однако стабильно высокой концентрации в воздухе кислород достиг лишь 2,3 миллиарда лет назад — в эпоху, которую называют Великим кислородным событием.
Получается разрыв в 600 миллионов лет. Все это время кислород куда-то исчезал, не попадая в атмосферу.
Что обнаружили ученые MIT?
Команда исследователей под руководством постдокторанта Фатимы Хусейн проследила эволюцию особых ферментов — медь-содержащих оксидоредуктаз. Эти белки умеют превращать кислород обратно в воду в процессе дыхания микроорганизмов.
Анализ геномов и эволюционного древа жизни показал: эти ферменты возникли еще в мезоархее, между 3,2 и 2,8 миллиарда лет назад. То есть практически одновременно с появлением кислорода.
Куда девался кислород?
Картина сложилась полная:
- Цианобактерии начинают выделять кислород.
- В это же время (а не миллиарды лет спустя) появляются микробы, которые умеют этот кислород поглощать.
- Древние микроорганизмы работали как гигантский пылесос: они съедали кислород сразу после его производства, не давая ему накопиться в атмосфере.
Выходит, что жизнь "научилась" дышать кислородом почти сразу после того, как он появился. И именно это дыхание тормозило насыщение атмосферы сотни миллионов лет.
Почему это важно?
Исследование, опубликованное в журнале Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, переворачивает старые представления. Раньше считалось, что аэробное дыхание (использование кислорода) возникло намного позже его появления. Теперь ясно: жизнь была невероятно изобретательной и освоила новый "горючий" газ практически мгновенно по геологическим меркам.
Как отмечает Фатима Хусейн, работа показывает, насколько удивительно быстро жизнь адаптировалась к изменениям на ранней Земле.