Примерно 2,4 миллиарда лет назад на Земле случилась одна из самых масштабных экологических катастроф за всю историю планеты. Причиной стал вовсе не гигантский астероид, не извержения супервулканов и не изменение климата.
Убийцей оказался... обычный кислород. Тот самый газ, который сегодня каждую секунду поддерживает жизнь миллиардов людей.
Первые два миллиарда лет существования Земли атмосфера выглядела совершенно иначе.
Свободного кислорода в ней практически не было. Планета принадлежала микроскопическим организмам, которым этот газ был не нужен. Более того, для большинства из них кислород был смертельным веществом. Они получали энергию совсем другими химическими путями и прекрасно существовали в бескислородном мире.
Но затем появились организмы, которые случайно изменили судьбу всей планеты. Это были цианобактерии. Они освоили фотосинтез и начали использовать солнечный свет для получения энергии. Побочным продуктом этого процесса стал кислород. Для самих бактерий это был всего лишь отход производства. Они просто выбрасывали его в окружающую среду, словно современный завод выпускает дым через трубу.
Сначала ничего необычного не происходило. В океанах было огромное количество растворенного железа, которое быстро связывало кислород. Именно тогда образовались знаменитые полосчатые железные руды, которые человечество добывает до сих пор. Но однажды железо закончилось. Кислороду больше было не с чем реагировать. Он начал стремительно накапливаться сначала в воде, а затем и в атмосфере.
Так началось событие, которое сегодня называют Великой кислородной катастрофой. Для подавляющего большинства тогдашних обитателей Земли это была настоящая экологическая катастрофа. Кислород разрушал жизненно важные молекулы и буквально сжигал тех существ изнутри на химическом уровне. Огромное количество древних микроорганизмов исчезло навсегда.
Те, кому повезло больше, были вынуждены искать убежища там, куда кислород почти не проникал. Они переселились глубоко под землю, в донные отложения, гидротермальные источники и другие бескислородные уголки планеты. Некоторые их потомки живут там и сегодня.
Возникает закономерный вопрос. Почему кислород оказался настолько опасным?
Ответ скрывается в самой природе этого элемента. Кислород обладает чрезвычайно высокой химической активностью. Он буквально охотится за электронами других атомов. Когда кислород их отнимает, происходит процесс, который называется окислением.
Мы сталкиваемся с ним каждый день. Медленное окисление превращает железо в ржавчину. Быстрое окисление превращается в огонь. Именно поэтому без кислорода невозможно обычное горение. Если же его концентрация становится слишком высокой, начинают гореть даже материалы, которые при обычных условиях считаются практически негорючими. В атмосфере с повышенным содержанием кислорода небольшая искра способна вызвать настоящий огненный шторм.
Однако жизнь не только пережила эту катастрофу, но и сумела обратить смертельный яд в свое главное преимущество.
Некоторые микроорганизмы научились использовать химическую агрессивность кислорода себе во благо. Позже внутри них появились митохондрии. Эти крошечные органеллы часто называют энергетическими станциями материи, хотя на самом деле они больше напоминают миниатюрные двигатели внутреннего сгорания. Они управляют реакциями с кислородом и извлекают из них огромное количество энергии.
Именно благодаря этому миллиарды лет спустя смогли появиться сложные многоклеточные организмы, животные, растения и, в конечном итоге, человек. Можно сказать, что каждый наш вдох продолжает тот самый древний процесс, который однажды изменил всю биосферу.
Но даже сегодня союз человека с кислородом нельзя назвать безопасным. Наш организм постоянно расплачивается за высокую эффективность этого химического двигателя.
Во время дыхания небольшая часть кислорода превращается в свободные радикалы. Это крайне нестабильные молекулы, которые повреждают белки, клеточные мембраны и много ещё что. Организм непрерывно борется с ними с помощью сложной системы антиоксидантной защиты. С возрастом повреждения постепенно накапливаются. Такой процесс называют окислительным стрессом. Сегодня его считают одним из важнейших факторов биологического старения.
При этом кислород остается опасным не только в теории. Если увеличить его парциальное давление, он снова превращается в яд. Именно поэтому профессиональные дайверы строго следят за составом дыхательных смесей.
При слишком высокой концентрации кислород начинает воздействовать на нервную систему. Появляются нарушения зрения, головокружение, тошнота, судороги и потеря сознания. Под водой подобная ошибка почти всегда становится смертельно опасной.
История кислорода напоминает, насколько обманчивыми бывают привычные вещи. Мы привыкли считать его символом жизни. Но на самом деле этот газ одновременно остается одним из самых агрессивных химических веществ на поверхности Земли.
Не забывайте ставить лайки статье и подписываться! Это очень важно для развития проекта, а вы будете видеть ещё больше интересных статей в ленте! На канале есть премиум, где много интересного.