Maan ensimmäiset mikrobit käyttivät arseenia hapen sijasta elämän ylläpitämiseen

Happikierron avainkomponentti on se, mitä kasvit ja tietyntyyppiset bakteerit käyttävät

auringonvalo, vesi ja hiilidioksidi, muuttaen nehiilihydraatteja ja happea, jotka sitten kierrätetään ja joita muut happea käyttävät organismit käyttävät. Tämä happi toimii elektronien kuljettajana, vastaanottaen ja luovuttaen niitä pois aineenvaihduntaprosesseissa. Kuitenkin ensimmäisten 1,5 miljardin vuoden aikana maapallolla happea ei ollut, eivätkä tutkijat ymmärtäneet, kuinka kaikki maapallon järjestelmät toimivat, sanoi tutkimuksen johtava kirjoittaja, UCLA:n meri- ja geotieteiden professori Peter Vischer.

Teoriat elämän prosessistatoimi ilman happea, pääasiassa vedyn, rikin tai raudan varaan elementteinä, jotka kuljettavat elektroneja organismin metabolisten tarpeiden tyydyttämiseksi.

Kuten Vischer selittää, nämä teoriat kiistetään;esimerkiksi fotosynteesi on mahdollista raudalla, mutta tutkijat eivät löydä tästä mitään todisteita fossiilirekisteristä ennen happea noin 2,4 miljardia vuotta sitten. Vety mainitaan, mutta energia ja kilpailu vedyn suhteen eri mikrobien välillä osoittavat, että tämä ei ole mahdollista.

Arseeni on toinen teoreettinen mahdollisuus, jatodisteita tästä löydettiin vuonna 2008. Visscher sanoo, että uusi näyttö tuli vuonna 2014, jolloin hän ja hänen kollegansa löysivät todisteita arseenipohjaisesta fotosynteesistä miljardeja vuosia sitten. Teoriansa vahvistamiseksi tutkijoiden oli löydettävä moderni analogi biogeokemian ja alkuaineiden vaihtuvuuden tutkimiseen.

Haastava näkökohta työskennellessäsi fossiilisten tietueiden kanssa,varsinkin sellaiset muinaiset kuin jotkut stromatoliitit, on se, että niitä on vähän kivien kiertojen takia maanosien liikkuessa. Läpimurto tapahtui, kun joukkue löysi aktiivisen mikrobikumppanin, joka on tällä hetkellä Chileen Atacaman autiomaassa Laguna la Bravan ankarassa ympäristössä.

Näitä mattoja ei ole aiemmin tutkittu, mutta ne edustavaton muukalaismainen olosuhteiden joukko, joka on samanlainen kuin varhaisen Maan. Matot ovat ainutlaatuisessa ympäristössä, joka jättää ne pysyvään hapettomaan tilaan suurilla korkeuksilla, missä ne altistuvat päivittäisille lämpötilan vaihteluille ja korkealle UV-säteilylle. Ne toimivat tehokkaana ja informatiivisena työkaluna varhaisen maan elämän ymmärtämiseen.

Tutkijat alkoivat työskennellä Chilessä, josta he löysivätveripunainen joki. Punaiset kerrostumat koostuvat anoksogeenisistä fotosynteettisistä bakteereista. Tämä vesi sisältää myös paljon arseenia. Se sisältää vulkaanista alkuperää olevaa rikkivetyä, joka virtaa erittäin nopeasti matojen yli. Tässä ei ole mitään happea, tutkijat selittävät.

Tutkijaryhmä on osoittanut, että matot luovatkarbonaattikerrostumat ja uuden sukupolven stromatoliitit. Karbonaattimateriaalit osoittivat myös todisteita arseenin kierrosta - se toimii elektronikantajana, mikä osoittaa, että mikrobit metaboloivat sitä aktiivisesti, kuten happi nykyaikaisissa järjestelmissä. Visher sanoo, että nämä havainnot yhdessä fossiilisten todisteiden kanssa antavat selkeän kuvan maapallon varhaisista tiloista.

Lue myös

Ekosysteemien aikakaudella: kuinka IT-jättiläiset muuttuvat jokapäiväisen elämämme rajapinnoiksi

Tuomiopäivän jäätikkö osoittautui vaarallisemmaksi kuin tutkijat ajattelivat. Kerromme pääasia

GitHub on korvannut termin "päällikkö" neutraalilla vastaavalla