Ранняя жизнь на Земле была ограничена ферментом

Фермент нитрогеназа, который можно проследить до универсального общего предка всех клеток более четырех миллиардов лет назад, сыграл ключевую роль в производстве первого кислорода на планете, но затем сам же ограничил его накопление в атмосфере. Исследование, опубликованное в журнале Trends in Plant Sciences, впервые предполагает, что атмосферный кислород, произведенный с помощью нитрогеназы, блокировал работу этого фермента, создавая петлю отрицательной обратной связи.

Эта петля остановила дальнейшее производство кислорода и инициировала длительный период стагнации в истории Земли около 2,4 миллиарда лет назад, известный как протерозойский эон. Уровень кислорода стабилизировался примерно на 2% по объему на два миллиарда лет, прежде чем подняться до современных 21%. Теория исследователей объясняет это тем, что нитрогеназа, необходимая для фиксации азота и фотосинтеза у цианобактерий, разрушается при концентрации кислорода выше 10% от современного уровня (что соответствует 2% по объему).

«Наша теория — единственная, которая учитывает глобальное влияние на производство кислорода в течение такого длительного периода времени и объясняет, почему он смог подняться до уровней, которые мы видим сегодня, подпитывая эволюцию жизни на Земле», — заявил соавтор исследования профессор Уильям Мартин. Петля отрицательной обратной связи прервалась только около 600 миллионов лет назад, когда растения вышли на сушу и их кислород-продуцирующие клетки в листьях физически отделились от содержащих нитрогеназу клеток в почве.