Jordens første mikrober brukte arsen i stedet for oksygen for å opprettholde livet

En nøkkelkomponent i oksygensyklusen er hva planter og enkelte typer bakterier bruker

sollys, vann og CO2, omdanner dem tilkarbohydrater og oksygen, som deretter sirkuleres og brukes av andre oksygenbrukende organismer. Dette oksygenet fungerer som et kjøretøy for elektroner, mottar og gir dem bort i metabolske prosesser. Men i løpet av de første 1,5 milliarder årene av livet på jorden var oksygen fraværende, og forskerne forsto ikke hvordan alle systemene på jorden fungerte, sa studiens hovedforfatter, professor i hav- og geovitenskap ved UCLA, Peter Vischer.

Teorier om hvordan livet prosesserfungerte i fravær av oksygen, hovedsakelig avhengig av hydrogen, svovel eller jern som elementene som bærer elektroner for å dekke metabolske behov hos organismer.

Som Vischer forklarer, er disse teoriene omstridt;for eksempel er fotosyntese mulig med jern, men forskere finner ingen bevis for dette i fossilregisteret før oksygen for rundt 2,4 milliarder år siden. Hydrogen nevnes, men energien og konkurransen om hydrogen mellom forskjellige mikrober viser at dette ikke er gjennomførbart.

Arsen er en annen teoretisk mulighet, ogbevis på dette ble funnet i 2008. Visscher sier at det nye beviset kom i 2014 da han og kollegene fant bevis på arsenbasert fotosyntese for milliarder av år siden. For ytterligere å bekrefte teorien deres, trengte forskerne å finne en moderne analog for å studere biogeokjemi og omsetningen av elementer.

Det utfordrende aspektet ved å jobbe med fossilregisteret,spesielt slike eldgamle som noen stromatolitter, er at det er få av dem på grunn av sirkulasjonen av bergarter når kontinentene beveger seg. Gjennombruddet kom imidlertid da teamet oppdaget en aktiv mikrobiell kompis som for tiden eksisterer i det tøffe miljøet i Laguna la Brava i Chiles Atacama-ørken.

Disse mattene har ikke tidligere blitt studert, men representererer et verdslig sett med forhold som ligner på den tidlige jorden. Matter er i et unikt miljø som etterlater dem i en permanent oksygenfri tilstand i høye høyder, der de utsettes for daglige svingninger i temperatur og høy UV-stråling. De fungerer som et kraftig og informativt verktøy for å forstå livet på den tidlige jorden.

Forskere begynte å jobbe i Chile, hvor de fantblodrød elv. De røde avsetningene er sammensatt av anoksogene fotosyntetiske bakterier. Dette vannet inneholder også mye arsen. Den inneholder hydrogensulfid, som er av vulkansk opprinnelse og flyter veldig raskt over matter. Det er absolutt ingen oksygen her, forklarer forskerne.

Et team av forskere har vist at matter lagerkarbonatforekomster og en ny generasjon stromatolitter. Karbonatmaterialer har også vist bevis på arsen-sykling - det fungerer som en elektronbærer, noe som viser at mikrober aktivt metaboliserer det, som oksygen i moderne systemer. Visher sier at disse funnene, sammen med de fossile bevisene, gir en klar indikasjon på de tidlige tilstandene på jorden.

Les også

I økosystemenes tid: hvordan IT-giganter blir til grensesnitt for hverdagen vår

Dommedagsbreen viste seg å være farligere enn forskere trodde. Vi forteller det viktigste

GitHub har erstattet begrepet "master" med en nøytral ekvivalent