Когда жизнь начала вырабатывать кислород, изменивший Землю? Найдены новые зацепки

Около 2,5 миллиарда лет назад наша планета претерпела фундаментальную трансформацию, определившую ход эволюции: в атмосфере начал накапливаться кислород. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Nature, представляет убедительные доказательства того, что микроорганизмы, способные вырабатывать этот газ, существовали за сотни миллионов лет до этого события. Это открытие стало важным ключом к пониманию того, как Земля стала пригодной для жизни.

Вопрос о времени появления первых организмов, способных к оксигенному фотосинтезу, десятилетиями оставался одной из главных загадок для науки. Это крайне важно, так как на ранних этапах истории планеты свободный кислород в атмосфере практически отсутствовал. Ситуация изменилась в период, известный как Великая оксигенация (между 2,5 и 2,3 миллиарда лет назад), когда уровень кислорода начал стабильно расти, радикально меняя облик Земли. Ученые давно подозревали, что биологические производители кислорода появились гораздо раньше, но до сих пор не имели неоспоримых доказательств.

В свежей научной работе группа исследователей представила результаты анализа древних карбонатных платформ, сохранившихся в Канаде. Эти структуры были сформированы сообществами морских фотосинтезирующих бактерий примерно 2,87, 2,85 и 2,78 миллиарда лет назад. В составе этих пород была обнаружена уникальная химическая характеристика — аномалия церия.

Церий — это редкоземельный элемент, который ведет себя по-разному в зависимости от химической среды. В условиях отсутствия кислорода он остается растворенным в воде вместе с другими элементами. Однако при появлении кислорода церий меняет свое химическое состояние, становится нерастворимым и выпадает в осадок на морское дно. В результате вода в этом месте становится «обедненной» церием. Этот химический дефицит фиксируется в породах, служа своего рода «отпечатком пальца», подтверждающим присутствие кислорода в момент формирования отложений.

Обнаружение этого сигнала означает, что живые организмы вырабатывали кислород в океанах как минимум 2,87 миллиарда лет назад. Это произошло за сотни миллионов лет до того, как газ начал накапливаться в атмосфере на постоянной основе. Авторы исследования подчеркивают, что оксигенный фотосинтез уже существовал в мезоархейскую эру, около 2,9 миллиарда лет назад, а возможно, и раньше.

Тот факт, что атмосфера в то время еще не была насыщена кислородом, объясняется просто: скорее всего, вырабатываемый газ немедленно вступал в реакцию с минералами и другими соединениями в океане и земной коре. Это препятствовало его выходу в воздух на протяжении огромного промежутка времени.

Данное открытие помогает восстановить одну из важнейших глав в биографии нашей планеты — момент, когда жизнь начала активно менять химию Земли, закладывая фундамент для появления более сложных организмов.