Как появился кислород на Земле?
Если бы вы прямо сейчас оказались на ранней Земле, то первый вдох мог бы стать для вас последним — вы потеряли бы сознание быстрее, чем успели бы понять, что не так.
И дело не в том, что воздух был какой-то сверхопасной смесью. Просто в нем почти не было кислорода. Земная атмосфера тогда состояла в основном из углекислого газа, водяного пара и азота, а также примесей метана, аммиака и прочих вулканических газов. Планета, которую мы с гордостью и любовью называем домом, большую часть своей истории была чужой для сложной жизни — такой, как мы.
Жизнь на Земле, возраст которой составляет примерно 4,6 миллиарда лет, появилась довольно быстро — 3,5–3,8 миллиарда лет назад. Но это были представлители царства анаэробов — организмы, которым молекулярный кислород (O2) не просто не нужен: для них он был ядом. И так продолжалось миллиарды лет.
А потом появились они — цианобактерии.
Почему именно они? Эволюция. Эти микроскопические организмы научились использовать солнечный свет для расщепления воды и получения энергии. Бесконечный источник топлива прямо над "головой" — те, кто освоил этот трюк, выживали чаще и оставляли больше потомства. Побочным продуктом процесса — фотосинтеза — был кислород. Просто отход жизнедеятельности. Мусор. Выхлоп древней биологической машины.
Цианобактерии проживали в океанах, формируя на их поверхности зеленую пленку. Миллионы лет они выбрасывали кислород в воду и атмосферу. Поначалу этот газ не накапливался — он мгновенно вступал в реакцию прежде всего с железом, растворенным в воде, и оседал на дне в виде ржавых отложений. Красные полосчатые железные руды (в первую очередь гематит), которые мы добываем сегодня — это древний кислород, связанный с железом миллиарды лет назад.
Но примерно 2,4 миллиарда лет назад восстановленное железо и вообще все, что могло "съесть" кислород — от растворенных соединений в океане до вулканических газов — постепенно окислилось. Кислороду стало некуда деваться, и он начал накапливаться в атмосфере. Для большинства обитателей Земли того времени это стало катастрофой.
Цианобактерии. Крошечные существа, ставшие спусковым крючком "Кислородной катастрофы". То, что мы появились на этой планете, — во многом их заслуга / © biochem.wisc.edu
Кислород — агрессивный газ. Он разрушает органические молекулы, окисляет все, с чем соприкасается. Для анаэробных организмов, которые миллиарды лет царствовали на планете, он оказался смертельным ядом.
Ученые называют это "Великим кислородным событием", но по сути это было первое массовое вымирание в истории Земли — задолго до динозавров. Поэтому у этого события есть и другое, более честное название — "Кислородная катастрофа".
Выжили лишь те, кто спрятался в бескислородных нишах — глубоко в почве, на дне океана, внутри других организмов. Потомки существ, переживших "Кислородную катастрофу", живут там до сих пор.
А те, кто научился не просто терпеть кислород, но использовать его — получили невероятное преимущество. Кислородное дыхание дает в 18 раз больше энергии, чем анаэробный метаболизм. Энергия — это бесценное топливо для сложных организмов, включая нас с нашим "прожорливым" мозгом, на который в состоянии покоя приходится около 20% от всех энергозатрат организма.
Так отходы жизнедеятельности древних бактерий стали основой всей сложной жизни на планете.
Каждый ваш вдох — это наследие цианобактерий.
THE SPACEWAY
281 пост372 подписчика