Кислород в океане появился раньше, чем в атмосфере

Когда-то среда нашей планеты была абсолютно бескислородной. Все изменила Кислородная катастрофа, когда атмосферу насытили этим газом первые фотосинтезирующие организмы - архебактерии. Но ученые выяснили, что, оказывается, задолго до этого события кислород уже был в океане.

Группа ученых под руководством доктора Якоба Вальдбауэра (Jacob Waldbauer) из Массачусетского технологического института (MIT) пришла к выводу, что в древнем океане примерно за 300 млн. лет до Кислородной катастрофы, насытившей атмосферу кислородом 2,4 млрд. лет назад, уже содержался этот необходимый для жизни газ.

Загадка ископаемых стероидов

Около десяти лет назад в результате подводного бурения геологи обнаружили в осадочных породах стероиды – к ним относятся необходимые компоненты клеточных мембран, например, холестерин. Эти породы и содержавшиеся в них стероиды датировались периодом, гораздо более ранним, по сравнению с временем Кислородной катастрофы. А для синтеза одной молекулы стероида требуется не менее десяти молекул кислорода. Но откуда в океане в то время мог взяться кислород? Из-за этого парадокса в научных кругах разгорелись жаркие споры – ведь находка означала, что в океане задолго до Кислородной катастрофы кислород уже присутствовал. Правда, скептики считали, что никаких стероидов в океане того времени быть не могло, а отложения просто неправильно датированы.

Спор разрешили дрожжи

Чтобы поставить точку в спорах, Вальдбауэр с коллегами решили провести эксперимент с дрожжами. Ученые захотели выяснить, могут ли эти организмы производить кислородсодержащие соединения, находясь при этом в среде, содержащей совсем небольшое количество кислорода.

Как объясняют ученые, дрожжам для жизни, в том числе и для синтеза стероидов, необходимы кислород и сахар. Эти же компоненты дрожжи используют для синтеза эргостерина. Известно, что дрожжи могут расти и без кислорода, расходуя сам эргостерин. Поэтому ученые в своем эксперименте поместили дрожжи в среду, богатую эргостерином, глюкозой и с небольшим количеством (несколько наномолей) кислорода. Оказалось, что дрожжи в таких условиях прекрасно себя чувствовали и продолжали синтез собственных стероидов.

Кислород в молодом океане

По словам Вальдбауэра, такие низкие концентрации кислорода могли и не оставить следов в геологических отложениях. Но при этом, их достаточно, чтобы поддерживать жизнедеятельность дрожжей. Возможно, было достаточно и для метаболизма других эукариотов, населяющих в то время океан.

Это значит, что, вполне возможно, в молодом океане находился кислород задолго до его появления в атмосфере. Скорее всего, первый кислород производили сине-зеленые водоросли во время фотосинтеза, а затем его потребляли другие организмы. Вероятно, в океане находились «оазисы» кислорода. Часть его расходовалась на окисление железа и сульфидов, которые попадали в океан от извержений подводных вулканов.

Статья Вальдбауэра и его коллег о кислороде в древнем океане опубликованав журнале PNAS.

текст: Анна Говорова