Кислород был на Земле задолго до «глобального окисления»

Эксперимент подтверждает возможность существования кислорода на Земле за 300 млн лет до «глобального окисления». Доказательства представили ученые из Массачусетского технологического университета.

Сегодня кислород занимает 21% в составе земной атмосферы, но в самый ранний период истории Земли он почти отсутствовал в ней. Долгое время считалось, что первый скачок содержания кислорода в атмосфере произошел около 2,3 млрд лет назад в период так называемого «глобального окисления», или «великой кислородной катастрофы».

Некоторое время назад ученые находили свидетельства, позволяющие отнести появление значимых объемов кислорода на более ранний период. В частности, в породе возрастом 2,4–2,5 млрд лет были найдены капли нефти, а этот продукт мог сформироваться только в присутствии кислорода.

Новые исследования показывают, что примерно 2,6 млрд лет назад в земном океане действительно могли существовать «кислородные оазисы»

Кроме того, были найдены ископаемые стероиды, на 100–200 млн лет древнее нефти. Они также требуют наличия кислорода для своего формирования. Однако при раскопках в других местах стероиды обнаружены не были, в результате чего возник научный спор о датировке находки.

Новые исследования показывают, что примерно 2,6 млрд лет назад в земном океане действительно могли существовать «кислородные оазисы». Ученые МТИ обнаружили, что дрожжи – организм, который способен выжить и без кислорода – могут производить ключевые кислород-зависимые компоненты даже при незначительном количестве молекул этого газа.

Вполне вероятно, считают исследователи, что предки современных дрожжей вели себя так же и довольствовались самыми низкими концентрациями кислорода. Таким образом, эти аэробные организмы могли существовать и производить стерины (природные спирты, относящиеся к стероидам).

Для проверки гипотезы они использовали современные дрожжи. В присутствии кислорода они используют его в сочетании с сахаром для производства эргостерина и роста. Без кислорода дрожжи могут расти, но для этого им нужен источник эргостерина. Один из авторов работы, бывший аспирант МТИ Якоб Вальдбауэр давал дрожжам, лишенным кислорода, меченые изотопом углерода эргостерин и глюкозу. В процессе эксперимента постепенно добавлялся кислород.

Выяснилось, что порог, после которого дрожжи переключаются с анаэробной деятельности на аэробную – с потребления стерина на его синтез – это исчезающее малые количества кислорода. Результаты говорят о том, что в океанах могли быть кислородные оазисы за 300 млн лет до того, как кислород попал в атмосферу. Это дает ученым почву для построения гипотез о формировании ранней жизни на Земле.