;
Наука 23 сентября 2020

Первые микробы Земли использовали мышьяк вместо кислорода для поддержания жизни

Далее

Сегодня большая часть жизни на Земля зависит от кислорода. Но до того, как кислород появился на планете, формы жизни, вероятно, использовали вместо него мышьяк. К таким выводам пришли ученые в новом в исследовании, опубликовав результаты в журнале Communications Earth & Environment.

Ключевым компонентом кислородного цикла является то, что растения и некоторые виды бактерий используют солнечный свет, воду и CO2, преобразуя их в углеводы и кислород, которые затем циркулируют и используются другими организмами, использующими кислород. Этот кислород служит транспортным средством для электронов, получая и отдавая их в метаболических процессах. Однако в течение первых 1,5 млрд лет жизни на Земле кислород отсутствовал, и ученые не понимали, как все системы на Земле работали, говорит ведущий автор исследования, профессор морских наук Калифорнийского университета и науки о Земле Питер Вишер.

Теории о том, как жизненные процессы функционировали в отсутствие кислорода, в основном полагались на водород, серу или железо как на элементы, которые переносят электроны для удовлетворения метаболических потребностей организмов.

Как объясняет Вишер, эти теории оспариваются; например, фотосинтез возможен с железом, но исследователи не находят доказательств этого в летописи окаменелостей до появления кислорода около 2,4 млрд лет назад. Упоминается водород, но энергетика и конкуренция за водород между различными микробами показывают, что это невыполнимо.

Мышьяк — еще одна теоретическая возможность, и доказательства этого были найдены в 2008 году. Висшер говорит, что новые подтвеждения были получены в 2014 году, когда он и его коллеги обнаружили доказательства фотосинтеза на основе мышьяка в миллиарды лет назад. Для дальнейшего подтверждения своей теории исследователям необходимо было найти современный аналог для изучения биогеохимии и круговорота элементов.

Сложный аспект работы с летописью окаменелостей, особенно таких древних, как некоторые строматолиты, заключается в том, что их мало осталось из-за круговорота горных пород по мере движения континентов. Однако прорыв произошел, когда команда обнаружила активный микробный мат, который в настоящее время существует в суровых условиях в Лагуна-ла-Брава в пустыне Атакама в Чили.

Эти маты ранее не изучались, но представляют собой потусторонний набор условий, подобных условиям ранней Земли. Маты находятся в уникальной среде, которая оставляет их в постоянном бескислородном состоянии на большой высоте, где они подвергаются ежедневным колебаниям температуры и высоким излучениям ультрафиолета. Они служат мощным и информативным инструментом для понимания жизни в условиях ранней Земли.

Ученые начали работать в Чили, где обнаружили кроваво-красную реку. Красные отложения состоят из аноксогенных фотосинтетических бактерий. В этой воде также очень много мышьяка. Она содержит сероводород, который имеет вулканическое происхождение и очень быстро течет по матам. Здесь нет абсолютно никакого кислорода, объясняют ученые.

Команда ученых показала, что маты создают карбонатные отложения и новое поколение строматолитов. Карбонатные материалы также продемонстрировали доказательства круговорота мышьяка — он служит переносчиком электронов, доказывая, что микробы его активно метаболизируют, как и кислород в современных системах. Вишер говорит, что эти находки наряду со свидетельствами окаменелостей дают четкое представление о ранних состояниях Земли.

Читать также

В эпоху экосистем: как ИТ-гиганты превращаются в интерфейсы нашего быта

Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное

GitHub заменил термин «мастер» на нейтральный аналог

Загрузка...