Життя зародилося в аноксії, але багато організмів стали залежати від кисню для виживання, самостійно розвиваючи різноманітні дихальні системи для отримання кисню з навколишнього середовища. Нове дослідження автора Університет Ньюкасла виявив джерело кисню, яке могло вплинути на еволюцію життя до появи фотосинтезу.
Вчені виявили механізм, який дозволяє каменям виробляти перекис водню під час руху вздовж геологічних розломів.
Перекис водню може бути токсичним для життя у великих дозах, але він також може бути корисним джерелом кисню для бактерій. До розвитку фотосинтезу це додаткове надходження кисню могло вплинути на ранню еволюцію та, можливо, навіть на походження життя в гарячих умовах на ранній Землі.
У тектонічно активних районах рух в Земна кора викликає не тільки землетруси, але також розломи та тріщини в підповерхневій поверхні, яка межує з поверхнею високоактивної породи, яка має багато дефектів. Дефекти на нещодавно зруйнованій породі можуть потім відфільтруватися та реагувати з водою.
Вчені змоделювали ці умови, подрібнивши граніт, базальт і перидотит. Потім їх додавали у воду в добре контрольованих умовах без кисню при різних температурах.
Дослідження показали, що значні рівні перекис воднюі, отже, можливо, кисень, вироблялися лише при температурах, близьких до точки кипіння води. Важливо відзначити, що температура, при якій утворюється перекис водню, перекриває діапазони росту деяких найбільш теплолюбних бактерій Землі, відомих як гіпертермофіли, включаючи стародавні еволюційні мікроби, які споживають кисень поблизу основи Універсальне дерево життя.
Провідний автор Джордан Стоун, який провів це дослідження в рамках свого MRes in Environmental Geoscience, сказав: «У той час як попередні дослідження показали, що невеликі кількості перекису водню та інших окислювачів можуть утворюватися при навантаженні або дробленні гірських порід за відсутності кисню, це перше дослідження, яке показало життєво важливе значення високих температур для максимального утворення перекису водню».
Головний дослідник д-р Джон Теллінг, старший викладач, доданий: «Це дослідження показує, що дефекти подрібненої породи та мінералів можуть поводитися зовсім інакше, ніж ви очікуєте, що реагуватимуть більш «ідеальні» мінеральні поверхні. Усі ці механохімічні реакції потребують утворення перекису водню. Тому кисень - це вода, подрібнені породи та високі температури, які були присутні на рання Земля до еволюції фотосинтез і які могли вплинути на хімію та мікробіологію в гарячих, сейсмічно активних регіонах, де, можливо, вперше виникло життя».
Робота була підтримана за рахунок грантів Ради природних досліджень навколишнього середовища (NERC) і Космічного агентства Великобританії. Розпочато новий великий наступний проект під керівництвом доктора Джона Теллінга, який фінансується NERC, щоб визначити значення цього механізму для підтримки життя в надрах Землі.
Довідка з журналу:
- Джордан Стоун, Джон О. Едгар, Джеймі А. Гулд і Джон Теллінг «Тектонічно зумовлене виробництво окислювача в гарячій біосфері». Природа зв'язку. DOI: 10.1038 / s41467-022-32129-y
