Новый механизм образования кислорода в атмосфере Земли предложили ученые
Связь между совместной эволюции микробов и минералов с насыщением Земли кислородом около 2,3 млрд лет назад, обнаружили ученые в новом исследовании, 14 марта сообщает Phys.org.
В течение первых 2-х млрд лет истории Земли в воздухе почти не было кислорода. В то время как некоторые микробы фотосинтезировали во второй половине этого периода, кислород еще не накапливался на уровнях, которые могли бы повлиять на глобальную биосферу.
Но где-то около 2,3 миллиарда лет назад это стабильное равновесие с низким содержанием кислорода изменилось, и кислород начал накапливаться в атмосфере, в конечном итоге достигнув уровня, необходимого для поддержания жизни, которым мы дышим сегодня. Это событие известно как Великое событие окисления или GOE. То, что вызвало это событие и вывело планету из состояния низкого уровня кислорода, является одной из величайших загадок науки.
Новая гипотеза, предложенная учеными Массачусетского технологического института, предполагает, что кислород начал накапливаться в атмосфере благодаря взаимодействию между определенными морскими микробами и минералами в океанских отложениях.
Эти взаимодействия помогли предотвратить потребление кислорода, запустив процесс самоусиления, при котором все больше и больше кислорода становилось доступным для накопления в атмосфере.
Ученые изложили свою гипотезу, используя математический и эволюционный анализ, показав, что действительно существовали микробы, которые существовали до GOE и развили способность взаимодействовать с осадками так, как предложили исследователи.
«Вероятно, самым важным биогеохимическим изменением в истории планеты было насыщение атмосферы кислородом, — сказал профессор Дэниел Ротман. — Мы показываем, как взаимодействие микробов, минералов и геохимической среды действовало согласованно, увеличивая содержание кислорода в атмосфере».
Ученые провели филогенетический анализ, чтобы выяснить, как далеко можно отследить микроб и ген фермента. Они обнаружили, что у бактерий действительно были предки, существовавшие еще до GOE, и что ген фермента можно было проследить у различных видов микроорганизмов еще до GOE.
Более того, они обнаружили, что диверсификация гена, или количество видов, которые приобрели этот ген, значительно возросло во времена, когда в атмосфере наблюдались всплески насыщения кислородом, в том числе один раз во время палеопротерозоя GOE и снова в неопротерозое.
«Мы обнаружили некоторые временные корреляции между диверсификацией генов, продуцирующих частично окисленное вещество, и уровнем кислорода в атмосфере, — сказал аспирант Хайтао Шан. — Это подтверждает нашу общую теорию».
Для подтверждения этой гипотезы ученым потребуются дальнейшие действия, от экспериментов в лаборатории до полевых исследований и всего, что между ними.
