Раскрыто — единичное событие, сделавшее возможной сложную жизнь в наших океанах

Исследователь из Бристольского университета определил катализатор, позволивший сложной жизни эволюционировать в океанах Земли. До 800 миллионов лет назад океаны планеты были лишены кислорода. Только когда микроорганизмы под названием фитопланктон, способные к фотосинтезу, колонизировали океаны, покрывающие две трети планеты, стало возможным производство кислорода в огромных масштабах.

Это крупное событие оксигенации, вызванное миллиардами крошечных организмов в океане, заложило основу для фундаментального преобразования нашей планеты — эволюции сложной жизни, какой мы её знаем сегодня.

Полная оксигенация океанов произошла примерно 800–600 миллионов лет назад, когда концентрация атмосферного кислорода достигла современных значений. Это критически важно, так как позволило эволюционировать животным и началось формирование современной системы Земли. Долгое время было известно, что цианобактерии были первыми микроорганизмами, способными производить кислород посредством фотосинтеза — процесса, преобразующего энергию солнца в сахара и кислород с использованием CO₂ и H₂O. Учёные пытались выяснить, почему потребовалось так много времени для достижения современной концентрации кислорода в атмосфере, если фотосинтез эволюционировал уже около 2,7 миллиардов лет назад.

Патрисия Санчес-Баракальдо, научный сотрудник Королевского общества из Школы географических наук Бристольского университета, использовала геномные данные, чтобы проследить происхождение этих ключевых и преобразующих морских планктонных цианобактерий.

Её исследование, опубликованное в Scientific Reports, показало, что различные типы морских планктонных форм эволюционировали относительно поздно — между 800 и 500 миллионами лет назад, произойдя от пресноводных и/или морских донных предков.

Изначально эти цианобактерии доминировали только в наземных и прибрежных средах, оказывая относительно небольшое влияние на циклы питательных веществ Земли. Крупное, изменяющее планету событие произошло лишь тогда, когда они полноценно колонизировали океаны.

«Результаты этого масштабного филогеномного исследования предполагают, что изначально наземные цианобактерии, способные формировать микробные маты, доминировали в экологии ранней Земли», — сказала д-р Санчес-Баракальдо. «Довольно удивительно, но морские планктонные цианобактерии относительно молоды, эволюционировав незадолго до возникновения сложной жизни — животных. Производя кислород в огромных количествах, эти цианобактерии позволили развиться сложной жизни в наших океанах».

Исследование также показывает, что несколько факторов способствовали задержке оксигенации океанов: цианобактерии эволюционировали в пресноводных, а не морских местообитаниях, и морская продуктивность резко возросла, когда они наконец смогли колонизировать моря, что позволило беспрецедентно производить кислород и захоранивать углерод. «Без цианобактерий сложная жизнь на нашей планете, какой мы её знаем, просто не состоялась бы», — заключила учёный.