Дыхание новой жизни в Землю: новое исследование показывает свидетельства раннего кислорода на нашей планете
Сегодня кислород занимает значительную часть атмосферы Земли: жизненно важные молекулы O2 составляют 21 процент воздуха, которым мы дышим. Однако в самой ранней истории Земли O2 был редким, если не полностью отсутствующим, компонентом в турбулентной смеси первичных газов. Лишь во время "Великого кислородного события" (GOE), около 2,3 миллиардов лет назад, кислород стал заметно накапливаться в атмосфере, стимулируя эволюцию дышащих воздухом организмов и, в конечном итоге, сложной жизни, какой мы её знаем.
Новое исследование MIT предполагает, что O2 мог производиться на Земле за сотни миллионов лет до его появления в атмосфере, оставаясь на низком уровне в "кислородных оазисах" в океанах. Исследователи нашли свидетельства того, что крошечные аэробные организмы могли эволюционировать, чтобы выживать на чрезвычайно низких уровнях этого газа в этих подводных оазисах.
В лабораторных экспериментах бывший аспирант MIT Джейкоб Уолдбауэр вместе с профессором геобиологии Роджером Саммонсом и Дианной Ньюман обнаружил, что дрожжи — организм, способный выживать как с кислородом, так и без него — могут производить ключевые кислородозависимые соединения даже при наличии лишь ничтожных количеств газа. Результаты предполагают, что ранние предки дрожжей могли быть столь же изобретательными, используя любые малые количества O2, которые могли циркулировать в океанах до того, как газ стал обнаруживаться в атмосфере. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Это показывает нам, что дрожжи, и, предположительно, многие или все эукариоты, могут производить стеролы при очень, очень низких концентрациях кислорода", — отмечает Алекс Сешнс, профессор геобиологии из Caltech, не участвовавший в исследовании. "Предел, который они обнаружили, гораздо ниже, чем ожидал бы я — и, полагаю, большинство микробиологов".
Результаты могут помочь разрешить научные дебаты: около десяти лет назад геохимики обнаружили в осадочных породах возрастом 300 миллионов лет до GOE окаменелые стероиды, для синтеза которых требуется кислород. Некоторые учёные интерпретировали их как самое раннее свидетельство присутствия кислорода на Земле, но другие ставили это под сомнение. Уолдбауэр и коллеги предполагают, что O2 действительно мог присутствовать, но в крайне низких концентрациях, недостаточных для того, чтобы оставить явный след в горных породах, но достаточных для питания аэробных организмов.