Перші мікроби Землі використовували миш'як замість кисню для підтримки життя

Ключовим компонентом кисневого циклу є те, що рослини та деякі види бактерій використовують

сонячне світло, воду і CO2, перетворюючи їх навуглеводи та кисень, які потім циркулюють та використовуються іншими організмами, що використовують кисень. Цей кисень служить транспортним засобом для електронів, отримуючи та віддаючи їх у метаболічних процесах. Однак протягом перших 1,5 млрд років життя на Землі кисень був відсутній, і вчені не розуміли, як усі системи на Землі працювали, каже провідний автор дослідження, професор морських наук Каліфорнійського університету та науки про Землю Пітер Вішер.

Теорії про те, як життєві процесифункціонували під час відсутності кисню, в основному покладалися на водень, сірку або залізо як на елементи, які переносять електрони для задоволення метаболічних потреб організмів.

Як пояснює Вішер, ці теорії оскаржуються;наприклад, фотосинтез можливий з залізом, але дослідники не знаходять доказів цього в літописі скам'янілостей до появи кисню близько 2,4 млрд років тому. Згадується водень, але енергетика і конкуренція за водень між різними мікробами показують, що це нездійсненно.

Миш'як - ще одна теоретична можливість, ідокази цього були знайдені в 2008 році. Вісшер каже, що нові подтвежденія були отримані в 2014 році, коли він і його колеги виявили докази фотосинтезу на основі миш'яку в мільярди років тому. Для подальшого підтвердження своєї теорії дослідникам необхідно було знайти сучасний аналог для вивчення біогеохімії та кругообігу елементів.

Складний аспект роботи з літописом скам'янілостей,особливо таких древніх, як деякі строматоліти, полягає в тому, що їх мало залишилося через кругообігу гірських порід у міру руху континентів. Однак прорив стався, коли команда виявила активний мікробний мат, який в даний час існує в суворих умовах в Лагуна-ла-Брава в пустелі Атакама в Чилі.

Ці мати раніше не вивчались, але представляютьсобою потойбічний набір умов, подібних умов ранньої Землі. Мати знаходяться в унікальній середовищі, яка залишає їх в постійному бескислородном стані на великій висоті, де вони піддаються щоденним коливанням температури і високим випромінюванням ультрафіолету. Вони служать потужним і інформативним інструментом для розуміння життя в умовах ранньої Землі.

Вчені почали працювати в Чилі, де виявиликриваво-червону річку. Червоні відкладення складаються з аноксогенних фотосинтетических бактерій. У цій воді також дуже багато миш'яку. Вона містить сірководень, який має вулканічне походження і дуже швидко тече по матів. Тут немає абсолютно ніякого кисню, пояснюють вчені.

Команда вчених показала, що мати створюютькарбонатні відкладення і нове покоління строматолитов. Карбонатні матеріали також продемонстрували докази кругообігу миш'яку - він служить переносником електронів, доводячи, що мікроби його активно метаболизируют, як і кисень в сучасних системах. Вішер каже, що ці знахідки поряд зі свідченнями скам'янілостей дають чітке уявлення про ранні станах Землі.

Читати також

В епоху екосистем: як ІТ-гіганти перетворюються в інтерфейси нашого побуту

Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне

GitHub замінив термін «майстер» на нейтральний аналог