Всплеск кислорода в атмосфере Земли связали с морскими микробами

Ученые из Массачусетского технологического института представили новую гипотезу возникновения кислорода на Земле. Согласно ей, кислородный «взрыв» был связан с морскими микробами и минералами, сообщает Nature Communications.

Известно, что в течение первых двух миллиардов лет существования Земли в ее воздухе практически не было кислорода. Но 2,3 миллиарда лет назад произошло событие, известное как Кислородная катастрофа – уровень этого газа в атмосфере резко увеличился.

Причины этого явления доподлинно не установлены. Авторы нового исследования предложили свое объяснение, проведя математический и эволюционный анализ.

В наше время на Земле установился стабильный баланс между процессами выброса и поглощения кислорода. Благодаря этому атмосфера сохраняет устойчивый состав. До Кислородной катастрофы на планете тоже царил баланс, но другого рода. Естественные процессы шли таким образом, что кислород практически не попадал в воздух.

«Что могло вытолкнуть планету из одного стабильного состояния с дефицитом кислорода в другое стабильное, но уже богатое кислородом состояние?» – задались вопросом авторы исследования.

Компьютерная модель показала, что причиной «взрыва» могли стать морские микробы. Они использовали кислород для расщепления органических веществ (этот процесс известен как окисление).

По версии ученых, микробы могли только частично окислять органическое вещество. Такое вещество становилось «липким» и эффективно связывалось с минералами в осадке. В результате материал становился непригодным для дальнейшего окисления.

Поскольку окисление было лишь частичным, микробы тратили меньше кислорода. Избытки этого газа начали накапливаться в атмосфере.

Авторы научной работы определили группу микробов, которые могли сыграть решающую роль в этом процессе. Они существуют в океане и сегодня. Микробы принадлежат к бактериальной группе SAR202 и частично окисляют органическое вещество на больших глубинах с помощью фермента монооксигеназы Байера-Виллигера, или BVMO.

Генетический анализ показал, что у них действительно были предки, существовавшие еще до Кислородной катастрофы. Ученые также нашли связи между эволюцией генов микроорганизмов и колебаниями кислорода в атмосфере.

«Наше исследование впервые связало совместную эволюцию микробов и минералов с насыщением Земли кислородом», – отметили авторы научной работы.

Ранее ученые установили, как Земля превратилась из раскаленного каменного шара в пригодное для жизни место. Особые породы, которых сейчас уже не существует, «вытянули» из атмосферы переизбыток углекислого газа.