Американские исследователи предположили, как кислород мог накопиться в атмосфере Земли во время Великого события оксигенации, произошедшего около 2,3 млрд лет назад. Согласно их гипотезе, в то время существовали бактерии, которые лишь частично окисляли органические вещества. Эти вещества связывались с минералами океанических отложений, которые защищали их от дальнейшего окисления. Таким образом, потребление кислорода было снижено, и он начал накапливаться в атмосфере. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Кислород практически отсутствовал в атмосфере Земли в первые 2 млрд лет ее истории. Даже после появления первых фотосинтетических микроорганизмов уровень кислорода не сразу достиг масштабов, которые могли бы повлиять на биосферу. Около 2,3 млрд лет назад произошло так называемое Великое событие оксигенации (также известное как кислородная катастрофа), когда содержание кислорода в атмосфере резко повысилось. Исследователи из Массачусетского технологического института предложили новую гипотезу, объясняющую это событие.
«В истории Земли было два скачка от устойчивого состояния с относительно низким содержанием кислорода к устойчивому состоянию с гораздо более высоким содержанием кислорода. Первый произошел в палеопротерозое, другой — в неопротерозое, — отмечает соавтор исследования Грегори Фурнье. — Эти скачки не могли быть вызваны только постепенным увеличением концентрации кислорода. Должна была существовать некая петля обратной связи, которая вызвала такое скачкообразное изменение стабильности».
Ученые предположили, что эта положительная обратная связь возникла из-за того, что некоторые запасы органического углерода в океане стали недоступны для микроорганизмов. Потребление органического углерода требует окисления, которое обычно сопровождается и потреблением кислорода. Исследователи разработали математическую модель, которая показала, что если бы бактерии могли только частично окислять органическое вещество, то продукты таких реакций могли бы связываться с минералами, которые защитили бы их от дальнейшего разложения. Кислород, который мог бы быть потреблен для полного разложения материала, теперь начал накапливаться в атмосфере.
Кроме того, исследователи обнаружили современные бактерии, которые частично окисляют органические вещества в океане. Эти организмы относятся к группе SAR202, а частичное окисление органики они осуществляют с помощью фермента монооксигеназы Байера — Виллигера. Филогенетический анализ показал, что у предков этих бактерий, живших еще до Великого события оксигенации, уже был ген этого фермента. Ученые также показали, что количество вариантов гена и самих бактерий значительно увеличилось в то время, когда атмосфера насыщалась кислородом.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
