Как древние микробы создали гигантские рудные месторождения и подготовили условия для ранней жизни на Земле

Новое исследование в журнале Science Advances раскрывает ключевую роль, которую микробы протерозойского эона могли сыграть в двух главных загадках ранней Земли. Учёные из Университета Британской Колумбии и их коллеги обнаружили, что предки современных бактерий, культивированные из богатого железом озера в Демократической Республике Конго, могли быть ключом к поддержанию тёплого климата на плохо освещённой ранней Земле и к формированию крупнейших в мире месторождений железной руды миллиарды лет назад.

Эти бактерии обладают особыми химическими и физическими свойствами, которые в полном отсутствии кислорода позволяют им преобразовывать энергию солнечного света в ржавые железные минералы и клеточную биомассу. Эта биомасса, в конечном итоге, приводит к выработке мощного парникового газа — метана — другими микроорганизмами. Это может быть объяснением «парадокса тусклого молодого Солнца», сформулированного астрономом Карлом Саганом: на ранней Земле существовали жидкие океаны, хотя расчёты теплового баланса исходя из светимости молодого Солнца предполагают, что планета должна была быть полностью замёрзшей. Новое исследование предоставляет весомые физические доказательства в поддержку теории, изначально предложенной в 1987 году, о том, что богатая метаном атмосфера была связана с крупномасштабными месторождениями железной руды и жизнью.

«Используя современные геомикробиологические методы, мы обнаружили, что у определённых бактерий есть поверхности, которые позволяют им выводить железные минералы, что делает возможным их экспорт на морское дно для формирования рудных залежей, — говорит ведущий автор исследования Кэтрин Томпсон. — Отделившись от своих "ржавых" минеральных продуктов, эти бактерии затем идут на корм другим микробам, производящим метан. Именно этот метан, вероятно, и сохранял раннюю атмосферу Земли тёплой, несмотря на то что Солнце было гораздо тусклее, чем сегодня».

Полученные фундаментальные знания трансформируют наше понимание ранней истории Земли и процессов, сделавших планету пригодной для сложной жизни. Эти знания о химических и физических процессах взаимодействия бактерий с окружающей средой также могут быть использованы для разработки новых процессов извлечения ресурсов, создания материалов и подходов к лечению болезней. В будущем такая геомикробиологическая информация может оказаться бесценной для крупномасштабных геоинженерных проектов, например, для удаления CO₂ из атмосферы.