Так когда же Земля впервые вздохнула полной грудью?

До того как растения открыли мощь фотосинтеза, одноклеточные организмы выживали на химических веществах, а не на солнечном свете, потребляя, среди других подходящих соединений, водород, метан и серу. Эти анаэробы, способные жить без кислорода, были отравлены, когда сине-зеленые водоросли под названием «цианобактерии» разработали фотосинтез и начали производить кислород. Высокоактивный газ соединяется с металлами и белками в анаэробных клетках, уничтожая их. Но цианобактерии выжили, превращая солнечный свет в сахар и выделяя кислород как отходы.

Уровень кислорода в скалах резко возрос 2,5 миллиарда лет назад, и этот скачок получил название «Великая кислородная катастрофа». В течение долгого времени это событие считалось доказательством того, что цианобактерии развили фотосинтез. Но недавнее исследование подтвердило приобретающую популярность теорию о том, что самые первые организмы – любители солнца появились гораздо раньше кислородной катастрофы.
Сегодня многие ученые думают, что первые фотосинтезирующие организмы жили на Земле 3 миллиарда лет назад. И подобно искусствоведам, которые находят скрытое изображение под работой древнего мастера, эти ученые раскрывают новую концепцию о первом вздохе нашей планеты.
Тяжелые металлы
В новой работе геохимик из Йельского университета Ноа Планавски со своими коллегами проанализировал уровень содержания молибдена и железа в южноафриканских скалах возрастом 2,95 миллиарда лет, которые извлекли из прибрежного мелководья. Признаками фотосинтеза служат металлы. Изотопы молибдена, т.е. элементы с одинаковым количеством протонов и разным количеством нейтронов, отслеживают окисление марганца, а этот процесс требует высокого содержания кислорода.
Химические следы в скалах свидетельствуют о том, что цианобактерии производили кислород в поверхностных водах океана, отмечает Планавски. «Наше исследование указывает на то, что в океанах происходило локализованное развитие цианобактерий», - подчеркивает ученый.
В ходе других экспериментов, также недавно проводившихся с камнями из Южной Африки, ученые, пытаясь оценить уровень содержания кислорода в атмосфере 3 миллиарда лет назад, искали изотопы хрома. Результаты указывают на то, что кислорода было примерно в 100 тысяч раз больше, чем те объемы, которые можно объяснить небиологическими химическими реакциями.
«Эти две работы отлично дополняют друг друга, - уверен Планавски. – Мы представляем независимые доказательства присутствия цианобактерий. Мы изучаем процессы в океанах, а та группа ученых рассматривает континентальные явления».
Однако геобиолог Вудвард Фишер предостерегает, что технология поиска изотопов металлов требует дополнительной проверки. Оба аналитических метода существуют уже более десяти лет, и их используют для изучения крайне старых камней. «Качество данных, полученных с их помощью, остается несколько сомнительным, - уверен Фишер. – Откровенно говоря, сегодня мы не понимаем в полной мере цикл молибдена и хрома».
Что появилось раньше?
С появлением более тонкой техники для погружения в древние времена зародились и новые споры: что обеспечило нашей планете первый вдох – микробы или экологические изменения?
Все новые доказательства свидетельствуют о том, что уровень кислорода резко возрос в течение 500 миллионов лет между тем моментом, когда первые цианобактерии развили фотосинтез, и Великой кислородной катастрофой. Для жизни это очень длительный срок, ведь практически столько времени прошло между появлением первых земных трилобитов и человека.
Некоторые исследователи считают, что сама Земля сыграла роль в быстром повышении уровня кислорода, а точнее увеличение в размерах континентов. Появились такие факторы, как эрозия коры и вулканы, ведь крупные континенты означают больше места для извержений, в ходе которых в атмосферу попадает больше газа, чем в результате подводных взрывов. Эти геологические сдвиги могли спровоцировать скачок содержания кислорода наряду с цианобактериями.
«В этой сфере действительно вызывает интерес относительная роль биологической и геологической эволюции в крупнейших поворотных моментах истории Земли, - подчеркивает Планавски. – Именно это и движет нашими исследованиями».
Facepla.net по материалам Livescience

• < Гигантский ёж на страже британской популяции
• Неформальные экологи борются с угольным гигантом >

Комментарии: