Наука 8 августа 2022

В разломах земной коры, в которых зародилась жизнь, нашли древний источник кислорода

Британские геологи нашли источник кислорода, который микроорганизмы могли использовать до появления на Земле фотосинтеза. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Читайте «Хайтек» в

Исследователи из Университета Ньюкасла обнаружили, что в тектонических разломах горных минералов при определенных условиях может возникать перекись водорода и, как следствие, кислород. Открытие объясняет наличие у «древнего предка всего живого» гена, отвечающего за круговорот H₂O₂ и O₂.

В тектонически активных регионах движение земной коры не только вызывает землетрясения, но и пронизывает недра трещинами и разломами, выстланными высокореактивными поверхностями горных пород, содержащими множество несовершенств или дефектов. Вода, попадающая на такие неровности, вступает в реакцию с только что разрушенной породой. В результате этого процесса образуется перекись водорода, объясняют ученые.

Исследователи моделировали такие условия в лаборатории. Для этого они дробили на части гранит, базальт и перидотит — породы, которые присутствовали в ранней земной коре. К разрушенным породам в бескислородных условиях ученые добавляли воду. Эксперименты показали, что при нагревании воды до температуры, близкой к точке кипения (свыше 80 °С), на поверхности материалов образовывалось большое количество перекиси водорода.

При температурах до 80°С на поверхности разломов образуется водород, при высоких температурах — перекись водорода. Изображение: Jordan Stone et al., Nature Communications

Хотя в высоких концентрациях перекись водорода может быть опасна для жизни, она представляет собой полезный источник кислорода для микробов. Геологи отмечают, что условия эксперимента, при котором выделялось большое количество перекиси водорода, соответствовали условиям на ранней Земле. Там были нужные материалы, вода и температура. При этом высокие температуры соответствуют привычной среде обитания ряда гипертермальных микробов, в том числе первых кислородных организмов, стоящих в начале эволюции.

Геномные реконструкции общего предка всего живого выявили гены, участвующие в круговороте H₂О₂ и О₂, отмечают авторы работы. Они полагают, что гидротермальные разломы, в которых формировалась перекись водорода, повлияли на зарождение жизни на Земле.