Първите микроби на Земята използваха арсен вместо кислород, за да поддържат живота

Ключов компонент на цикъла на кислорода е това, което растенията и някои видове бактерии използват

слънчева светлина, вода и CO2, превръщайки ги ввъглехидрати и кислород, които след това се циркулират и използват от други организми, използващи кислород. Този кислород служи като превозно средство за електрони, като ги приема и отдава в метаболитни процеси. Въпреки това, през първите 1,5 милиарда години от живота на Земята, кислородът е отсъствал и учените не са разбрали как работят всички системи на Земята, каза водещият автор на изследването, професорът по морски и геонауки в UCLA Питър Вишер.

Теории за това как протичат жизнените процесифункционирали в отсъствие на кислород, разчитали най-вече на водород, сяра или желязо като елементи, които носят електрони, за да отговорят на метаболитните нужди на организмите.

Както обяснява Вишер, тези теории се оспорват;например, фотосинтезата е възможна с желязо, но изследователите не откриват доказателства за това във фосилните записи преди кислорода преди около 2,4 милиарда години. Споменава се водород, но енергията и конкуренцията за водород между различните микроби показват, че това не е осъществимо.

Арсенът е друга теоретична възможност идоказателства за това бяха намерени през 2008 г. Вишер казва, че новите доказателства са дошли през 2014 г., когато той и колегите му са открили доказателства за фотосинтеза на базата на арсен преди милиарди години. За да потвърдят допълнително своята теория, изследователите трябваше да намерят съвременен аналог за изучаване на биогеохимията и обмена на елементи.

Предизвикателният аспект на работата с вкаменелостите,особено такива древни като някои строматолити, е, че има малко от тях поради циркулацията на скалите, докато континентите се движат. Пробивът обаче дойде, когато екипът откри активна микробна постелка, която в момента съществува в суровата среда в Лагуна ла Брава в пустинята Атакама в Чили.

Тези постелки не са проучвани преди това, но представлявате отвъден набор от условия, подобни на тези на ранната Земя. Постелките са в уникална среда, която ги оставя в постоянно безкислородно състояние на големи надморски височини, където те са изложени на ежедневни колебания в температурата и високо UV лъчение. Те служат като мощен и информативен инструмент за разбиране на живота в ранната земя.

Учените започнали работа в Чили, където откриликървавочервена река. Червените отлагания са съставени от аноксогенни фотосинтетични бактерии. Тази вода съдържа и много арсен. Съдържа сероводород, който е от вулканичен произход и протича много бързо през постелките. Тук няма абсолютно никакъв кислород, обясняват учените.

Екип от учени показа, че изтривалките създаваткарбонатни отлагания и ново поколение строматолити. Карбонатните материали също показват доказателства за циклично движение на арсен - той служи като електронен носител, доказвайки, че микробите активно го метаболизират, подобно на кислорода в съвременните системи. Вишър казва, че тези открития, заедно с изкопаемите доказателства, дават ясна индикация за ранните състояния на Земята.

Прочетете също

В ерата на екосистемите: как ИТ гигантите се превръщат в интерфейси на нашето ежедневие

Ледникът на Страшния съд се оказа по-опасен, отколкото учените смятаха. Казваме основното

GitHub замени термина "master" с неутрален еквивалент