החיידקים הראשונים של כדור הארץ השתמשו בארסן במקום בחמצן כדי לקיים את החיים

מרכיב מרכזי במחזור החמצן הוא מה שצמחים וסוגים מסוימים של חיידקים משתמשים בהם

אור שמש, מים ו-CO2, והופכים אותם לפחמימות וחמצן, אשר לאחר מכן מופצים ומשמשים אורגניזמים אחרים המשתמשים בחמצן. חמצן זה משמש כלי לאלקטרונים, קולט ונותן אותם בתהליכים מטבוליים. עם זאת, במהלך 1.5 מיליארד שנות החיים הראשונות על פני כדור הארץ, חמצן נעדר, ומדענים לא הבינו כיצד כל המערכות על פני כדור הארץ פועלות, אמר המחבר הראשי של המחקר, פרופסור למדעי הים והגיאוגרפיה של UCLA פיטר וישר.

תיאוריות על אופן התהליכים בחייםתפקד בהיעדר חמצן, בעיקר הסתמך על מימן, גופרית או ברזל כאלמנטים הנושאים אלקטרונים כדי לענות על הצרכים המטבוליים של אורגניזמים.

כפי שמסביר ויסשר, תיאוריות אלה שנויות במחלוקת;לדוגמא, פוטוסינתזה אפשרית עם ברזל, אך החוקרים לא מוצאים שום עדות לכך ברשומת המאובנים לפני חמצן לפני כ -2.4 מיליארד שנה. מוזכר מימן, אך האנרגיה והתחרות על מימן בין חיידקים שונים מראים כי הדבר אינו אפשרי.

ארסן הוא אפשרות תיאורטית נוספת, ועדויות לכך נמצאו בשנת 2008. לדברי ויסשר, הוכחות חדשות הגיעו בשנת 2014, כאשר הוא ועמיתיו מצאו עדויות לפוטוסינתזה מבוססת ארסן לפני מיליארדי שנים. כדי לאשר עוד יותר את התיאוריה שלהם, החוקרים היו צריכים למצוא אנלוגי מודרני ללימודי ביו-כימיה ולמחזור היסודות.

ההיבט המאתגר בעבודה עם המאגר המאובנים,במיוחד כאלה קדומים כמו כמה סטרומטוליטים, הם שיש מעטים מהם בגלל זרימת הסלעים בזמן היבשות. עם זאת, פריצת הדרך הגיעה כאשר הצוות גילה בן זוג מיקרוביאלי פעיל הקיים כיום בסביבה הקשה בלגונה לה בראווה שבמדבר אטקמה בצ'ילה.

מחצלות אלה לא נחקרו בעבר, אלא מייצגותהוא מערכת תנאים של עולם אחר הדומה לאלה של כדור הארץ הקדום. המחצלות נמצאות בסביבה ייחודית שמשאירה אותן במצב ללא חמצן קבוע בגבהים גבוהים, שם הן חשופות לתנודות יומיומיות בטמפרטורה ולקרינת UV גבוהה. הם משמשים כלי רב עוצמה ואינפורמטיבי להבנת החיים בראשית האדמה.

מדענים החלו לעבוד בצ'ילה, שם מצאונהר אדום דם. המשקעים האדומים מורכבים מחיידקים פוטוסינתטיים אנוקסוגניים. מים אלה מכילים גם הרבה ארסן. הוא מכיל מימן גופרתי, שמקורו וולקני וזורם במהירות רבה מעל המחצלות. אין כאן ממש חמצן, מסבירים המדענים.

צוות מדענים הראה כי מחצלות יוצרותמרבצי פחמתי ודור חדש של סטרומטוליטים. חומרים קרבונטיים הראו גם עדויות למחזור ארסן - הוא משמש כמוביל אלקטרונים, מה שמוכיח כי חיידקים מטבוליזם אותו באופן פעיל, כמו חמצן במערכות מודרניות. וישר אומר כי ממצאים אלה, יחד עם הראיות המאובנות, מספקים אינדיקציה ברורה למצבים המוקדמים של כדור הארץ.

קרא גם

בעידן המערכות האקולוגיות: כיצד ענקיות ה- IT הופכות לממשקים של חיי היומיום שלנו

קרחון יום הדין התגלה כמסוכן יותר ממה שחשבו המדענים. אנחנו מספרים את העיקר

GitHub החליף את המונח "מאסטר" במקבילה ניטרלית