Команда учёных раскрывает детали ключевого события в истории сложной жизни

Учёные под руководством Университета штата Монтана определили временные рамки ключевого события, которое привело к эволюции сложных форм жизни на Земле. Исследователи выдвинули гипотезу, что в период между 1.5 и 2.2 миллиарда лет назад бактерии и одноклеточные археи начали производить азот в биодоступной форме. Это был первый случай вовлечения биологических процессов в этот цикл, что позволило процветать более высоким формам жизни.

Азот необходим для всего живого, являясь частью ДНК, белков и нейромедиаторов. Хотя он и обилен в атмосфере, большинство организмов могут его использовать только после "фиксации" в соединениях, таких как аммоний или нитраты. Когда микробы начали производить фиксированный азот, это привело к его резкому увеличению в биосфере, что открыло путь для развития сложной жизни. Ранее фиксация могла происходить только за счёт молний, чего было недостаточно для масштабов последующей эволюции.

Ведущий автор работы Эрик Бойд отметил, что ключевым открытием стало определение типа среды и относительного времени, которые способствовали эволюции этого процесса. По мнению учёных, микробы начали фиксировать азот в среде с относительно низким содержанием кислорода, вероятно, в слоях океана с дефицитом фиксированного азота. Предполагается, что первыми эту способность развили метаногенные археи, а затем, возможно, благодаря генетическому переносу, её приобрели и бактерии.

Исследование, опубликованное в журнале Geobiology и отмеченное в разделе "Editor's highlight" журнала Science, стало первым, где оценено время появления биологической фиксации азота. Учёные использовали междисциплинарный подход, совместив вопросы происхождения жизни с геологической летописью, современную геномику, статистическое моделирование и анализ метаболизма современных микроорганизмов для реконструкции процессов в глубоком прошлом.