Учёные: Мёртвые бактерии два миллиарда лет не давали размножаться живым

Весь кислород, который бактерии производили первые два миллиарда лет существования жизни, долгое время уходил на окисление останков более древних обитателей Земли, отчего на планете этого газа не хватало.

Учёные из Эксетерского университета (Великобритания) предложили объяснение загадке "задержки в развитии", которую земная жизнь испытала между 2,4 и 0,5 миллиардами лет назад. Согласно этой версии, в медленном развитии многоклеточных виновато наследие не нуждавшейся в кислороде жизни, существовавшей до 2,4 миллиарда лет назад. Соответствующая статья опубликована в Nature Communications.

Исследователи создали модель, которая описывала изменения содержания кислорода в атмосфере Земли после Кислородной катастрофы. Так называют момент 2,4 миллиарда лет назад, когда фотосинтезирующие организмы наконец смогли выбросить в газовую оболочку планеты достаточно свободного кислорода, чтобы он устойчиво присутствовал в её нижних слоях. До этого кислорода там практически не было. После этого на Земле стали доминировать не анаэробные организмы, не дышащие кислородом, а аэробные, которым кислород нужен для дыхания.

Авторы работы включили в свою модель способность останков бактерий, накопленных к 2,4 миллиардам лет назад, связывать кислород. Кроме того, они учли тектонику плит, благодаря которой такие погрузившиеся глубоко в кору останки со временем возвращались наверх.

По их расчётам получилось, что ещё примерно два миллиарда лет после Кислородной катастрофы уровень кислорода в воздухе не мог быстро расти. Причиной этого оказались останки микроорганизмов-анаэробов, живших до катастрофы. Они формировались в атмосфере, где не было газов, которые могли бы их окислить. Поэтому после появления кислорода их останки активно связывали его. Этот процесс должен был быстро завершиться, если бы не тот факт, что тектоника плит постоянно выносила наверх те породы (и органику), которые ранее были внизу. Сходный процесс и сейчас происходит на стыках тектонических плит. Количество накопленной до Кислородной катастрофы органики было очень большим. Общая продуктивность биосферы в тоннах тогда была примерно та же, что и сейчас.

Фото: © wikipedia.org/Matthew Landry

Авторы работы полагают, что из-за дефицита кислорода в атмосфере интенсивное развитие многоклеточной жизни 2,4–0,5 миллиарда лет назад было затруднено. Она не могла сразу появиться на суше, а в морской воде при малом содержании кислорода в воздухе не может быть слишком много этого газа. За счёт этого крупные организмы появиться не могли. По мнению исследователей, ситуация изменилась лишь тогда, когда растения вышли на сушу и количество синтезируемого кислорода резко выросло.Так это или нет — пока сложно сказать точно.

Крупные организмы стали появляться ещё в кембрии, до массовой колонизации суши растениями (до примерно 500 миллионов лет назад её не было). Это может указывать на то, что всё было чуть сложнее, чем в описанной схеме. И всё же вывод авторов о влиянии мёртвой органики архейской Земли на эволюцию многоклеточной жизни имеет весомые подтверждения. Ещё 800 миллионов лет назад кислорода в земном воздухе было вдвое меньше, чем сейчас. Сейчас те же условия существуют на высоте в 5000 метров.