Фотосинтез имеет уникальный изотопный сигнал

Фотосинтез оставляет после себя уникальную химическую подпись, выраженную через стабильные изотопы кислорода, согласно новому исследованию в журнале Science. Полученные данные позволяют предположить, что подобные изотопные сигнатуры могут существовать для многих биологических процессов, включая те, которые трудно наблюдать с помощью современных инструментов.

"Мы обнаружили новый тип биосигнатуры, — заявил соавтор исследования Лоуренс Йонг, доцент наук о Земле в Университете Райса. — Мы показываем, что растения и планктон накладывают этот тип биосигнатуры на кислород, который они производят в процессе фотосинтеза".

Ученые исследовали "кластеризованные" изотопы кислорода — молекулы O₂, содержащие два тяжелых изотопа (O-17 и/или O-18). Такие молекулы с массами 35 и 36 чрезвычайно редки, их менее нескольких штук на триллион молекул O₂. Сравнивая долю таких молекул с ожидаемой при случайном распределении, можно определить изотопную сигнатуру конкретных химических реакций, включая фотосинтез.

Исследование выявило, что в процессе фотосинтеза образуется меньше "кластеризованных" пар, чем предсказывает случайность. Этот уникальный сигнал может стать новым инструментом для оценки здоровья океанов, например, для измерения продуктивности фитопланктона в открытом океане на основе анализа изотопного состава растворенного O₂. "Это только начало, — отметила соавтор Жанин Аш. — Биосфера использует множество других газов, и этот подход открывает большие перспективы".