Pierwsze mikroby na Ziemi do podtrzymywania życia używały arsenu zamiast tlenu

Kluczowym elementem cyklu tlenowego jest to, czego używają rośliny i niektóre rodzaje bakterii

światło słoneczne, wodę i CO2, przekształcając je wwęglowodany i tlen, które następnie krążą i są wykorzystywane przez inne organizmy wykorzystujące tlen. Tlen ten służy jako nośnik elektronów, przyjmując je i oddając w procesach metabolicznych. Jednak przez pierwsze 1,5 miliarda lat życia na Ziemi nie było tlenu, a naukowcy nie rozumieli, jak działają wszystkie systemy na Ziemi, powiedział główny autor badania, profesor nauk o morzu i Ziemi z UCLA, Peter Vischer.

Teorie dotyczące procesów życiowychfunkcjonował pod nieobecność tlenu, opierał się głównie na wodorze, siarki lub żelazie jako pierwiastkach przenoszących elektrony w celu zaspokojenia potrzeb metabolicznych organizmów.

Jak wyjaśnia Vischer, te teorie są kwestionowane;na przykład fotosynteza jest możliwa w przypadku żelaza, ale naukowcy nie znajdują na to dowodów w zapisie kopalnym sprzed tlenu około 2,4 miliarda lat temu. Wspomina się o wodorze, ale energia i rywalizacja o wodór między różnymi drobnoustrojami pokazuje, że jest to niewykonalne.

Arsen to kolejna teoretyczna możliwość idowody na to znaleziono w 2008 roku. Visscher twierdzi, że nowe dowody pojawiły się w 2014 roku, kiedy on i jego koledzy znaleźli miliardy lat temu dowody fotosyntezy opartej na arsenie. Aby dodatkowo potwierdzić swoją teorię, naukowcy musieli znaleźć nowoczesny analog do badania biogeochemii i obrotu pierwiastkami.

Trudny aspekt pracy z zapisem kopalnym,zwłaszcza tak starożytnych, jak niektóre stromatolity, jest to, że jest ich niewiele ze względu na krążenie skał podczas ruchu kontynentów. Jednak przełom nastąpił, gdy zespół odkrył aktywną matę mikrobiologiczną, która obecnie istnieje w surowym środowisku w Laguna la Brava na pustyni Atacama w Chile.

Te maty nie były wcześniej badane, ale reprezentująto nieziemski zestaw warunków podobnych do tych z wczesnej Ziemi. Maty znajdują się w wyjątkowym środowisku, które na dużych wysokościach pozostawia je w stałym stanie beztlenowym, gdzie narażone są na codzienne wahania temperatury i wysokie promieniowanie UV. Służą jako potężne i pouczające narzędzie do zrozumienia życia na wczesnej Ziemi.

Naukowcy rozpoczęli pracę w Chile, gdzie odkrylikrwistoczerwona rzeka. Czerwone złogi składają się z anoksogennych bakterii fotosyntetycznych. Ta woda zawiera również dużo arsenu. Zawiera siarkowodór, który jest pochodzenia wulkanicznego i bardzo szybko przepływa przez maty. Naukowcy wyjaśniają, że nie ma tu absolutnie żadnego tlenu.

Zespół naukowców wykazał, że maty tworzązłogi węglanu i stromatolitów nowej generacji. Materiały węglanowe również wykazywały oznaki cyrkulacji arsenu - służy on jako nośnik elektronów, dowodząc, że drobnoustroje aktywnie go metabolizują, podobnie jak tlen w nowoczesnych systemach. Visher mówi, że te odkrycia, wraz z dowodami kopalnymi, dostarczają jasnych wskazówek dotyczących wczesnych stanów Ziemi.

Czytaj także

W dobie ekosystemów: jak giganci IT zmieniają się w interfejsy naszego codziennego życia

Lodowiec Doomsday okazał się bardziej niebezpieczny, niż sądzili naukowcy. Mówimy najważniejsze

GitHub zastąpił termin „master” neutralnym odpowiednikiem