Die ersten Mikroben der Erde verwendeten Arsen anstelle von Sauerstoff, um das Leben zu erhalten

Ein wichtiger Bestandteil des Sauerstoffkreislaufs ist die Nutzung von Pflanzen und einigen Bakterienarten

Sonnenlicht, Wasser und CO2 und wandelt sie in umKohlenhydrate und Sauerstoff, die dann zirkulieren und von anderen sauerstoffverbrauchenden Organismen genutzt werden. Dieser Sauerstoff dient als Träger für Elektronen, der sie bei Stoffwechselprozessen aufnimmt und abgibt. Während der ersten 1,5 Milliarden Jahre des Lebens auf der Erde fehlte jedoch Sauerstoff, und die Wissenschaftler verstanden nicht, wie alle Systeme auf der Erde funktionierten, sagte der Hauptautor der Studie, Peter Vischer, Professor für Meeres- und Geowissenschaften an der UCLA.

Theorien darüber, wie Lebensprozesse ablaufenfunktionierte in Abwesenheit von Sauerstoff und stützte sich hauptsächlich auf Wasserstoff, Schwefel oder Eisen als Elemente, die Elektronen transportieren, um den Stoffwechselbedarf von Organismen zu decken.

Wie Vischer erklärt, sind diese Theorien umstritten;Zum Beispiel ist die Photosynthese mit Eisen möglich, aber Forscher finden keine Hinweise darauf im Fossilienbestand vor Sauerstoff vor etwa 2,4 Milliarden Jahren. Wasserstoff wird erwähnt, aber die Energie und die Konkurrenz um Wasserstoff zwischen verschiedenen Mikroben zeigen, dass dies nicht möglich ist.

Arsen ist eine weitere theoretische Möglichkeit, undBeweise dafür wurden 2008 gefunden. Visscher sagt, die neuen Beweise kamen 2014, als er und seine Kollegen vor Milliarden von Jahren Beweise für eine Photosynthese auf Arsenbasis fanden. Um ihre Theorie weiter zu bestätigen, mussten die Forscher ein modernes Analogon finden, um die Biogeochemie und den Umsatz von Elementen zu untersuchen.

Der herausfordernde Aspekt der Arbeit mit dem Fossilienbestand,Besonders solche alten wie einige Stromatolithen sind, dass es aufgrund der Zirkulation von Gesteinen während der Bewegung der Kontinente nur wenige von ihnen gibt. Der Durchbruch gelang jedoch, als das Team eine aktive mikrobielle Matte entdeckte, die derzeit in der rauen Umgebung der Laguna la Brava in der chilenischen Atacama-Wüste existiert.

Diese Matten wurden bisher nicht untersucht, repräsentieren aberist eine jenseitige Reihe von Bedingungen, die denen der frühen Erde ähnlich sind. Matten befinden sich in einer einzigartigen Umgebung, die sie in großen Höhen in einem dauerhaften sauerstofffreien Zustand belässt, wo sie täglichen Temperaturschwankungen und hoher UV-Strahlung ausgesetzt sind. Sie dienen als mächtiges und informatives Werkzeug, um das Leben in der frühen Erde zu verstehen.

Wissenschaftler begannen in Chile zu arbeiten, wo sie fandenblutroter Fluss. Die roten Ablagerungen bestehen aus anoxogenen photosynthetischen Bakterien. Dieses Wasser enthält auch viel Arsen. Es enthält Schwefelwasserstoff, der vulkanischen Ursprungs ist und sehr schnell über die Matten fließt. Hier gibt es absolut keinen Sauerstoff, erklären die Wissenschaftler.

Ein Wissenschaftlerteam hat gezeigt, dass Matten entstehenCarbonatablagerungen und eine neue Generation von Stromatolithen. Carbonatmaterialien zeigten auch Hinweise auf einen Arsenkreislauf - er dient als Elektronenträger und beweist, dass Mikroben ihn wie Sauerstoff in modernen Systemen aktiv metabolisieren. Visher sagt, dass diese Ergebnisse zusammen mit den fossilen Beweisen einen klaren Hinweis auf die frühen Zustände der Erde liefern.

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