Izvoarele termale antice dezvăluie cum a supraviețuit viața pe un Pământ toxic

Microbii alimentați cu fier au ajutat viața să supraviețuiască începuturilor toxice și lipsite de oxigen ale planetei noastre.

Pământul nu a semănat întotdeauna cu lumea pe care o cunoaștem astăzi. În trecutul său îndepărtat, nivelul de oxigen atmosferic era de aproximativ un milion de ori mai mic decât în prezent. Nu existau păduri, animale și niciuna dintre formele de viață familiare care depind de oxigen pentru a supraviețui. De fapt, pentru organismele timpurii, oxigenul era otrăvitor. Așadar, cum arăta viața în acel mediu ostil?

• 8 Martie, ziua în care femeile nu primeau flori şi se luptau pentru nişte drepturi elementare
• Un document arab din secolul al XVII-lea confirmă existența unui rege nubian semilegendar

Un studiu recent condus de Fatima Li-Hau și coordonat de profesorul asociat Shawn McGlynn de la Institutul de Știință a Pământului și a Vieții (ELSI) din Japonia, și-a propus să investigheze această întrebare.

Echipa s-a orientat către izvoarele termale bogate în fier, care seamănă cu chimia oceanelor antice în timpul uneia dintre cele mai dramatice tranziții ale Pământului: creșterea nivelului de oxigen atmosferic.

Rezultatele sugerează că primele comunități microbiene obțineau energie combinând fierul cu unele cantități mici de oxigen produs de microbii fotosintetici. Acest lucru indică un ecosistem de tranziție în care viața a reutilizat ceea ce fusese cândva un subprodus dăunător într-o nouă sursă de energie, înainte ca fotosinteza să devină răspândită și dominantă.

Primele comunități microbiene

În urmă cu aproximativ 2,3 miliarde de ani, Marele Eveniment de Oxidare a marcat un punct de cotitură major în istoria Pământului. Creșterea oxigenului atmosferic a fost cel mai probabil determinată de cianobacterii, care foloseau lumina solară pentru a descompune moleculele de apă și a transforma dioxidul de carbon în oxigen prin fotosinteză.

Astăzi, atmosfera Pământului constă în aproximativ 78% azot și 21% oxigen. GOE a alterat permanent traiectoria vieții. Oxigenul a făcut posibilă viața complexă, inclusiv animalele care se bazează pe el pentru a respira. Cu toate acestea, el a reprezentat o provocare serioasă pentru formele de viață timpurii, care evoluaseră într-o lume săracă în oxigen. Modul în care acești microbi antici au reușit să supraviețuiască răspândirii oxigenului rămâne o întrebare științifică centrală.

Pentru a explora modul în care microbii s-au adaptat, cercetătorii au examinat cinci izvoare termale japoneze cu proprietăți chimice distincte. Toate sunt bogate în mod natural în fier feros, o formă dizolvată de fier care era cândva comună în oceanele timpurii, scrie SciTechdaily.

Astfel de izvoare sunt rare astăzi deoarece, în condiții bogate în oxigen, fierul feros reacționează rapid și se transformă în fier ferric, care este insolubil. Totuși, în aceste izvoare specifice, apa conține încă fier feros abundent, oxigen limitat și un pH aproape neutru. Se crede că aceste condiții seamănă cu părți din oceanele Pământului timpuriu.

Regândirea ecosistemelor timpurii ale Pământului

În patru din cele cinci izvoare, organismele dominante au fost bacteriile microaerofile care oxidează fierul. Acești microbi prosperă în medii cu foarte puțin oxigen și obțin energie prin convertirea fierului feros în fier ferric. Cianobacteriile, care generează oxigen prin fotosinteză, au fost de asemenea prezente, deși în număr mai mic.

Folosind tehnici de metagenomică, cercetătorii au reconstruit peste 200 de genomi microbieni de înaltă calitate. Ei au descoperit că microbii care legau metabolismul fierului de cel al oxigenului au fost capabili să transforme un compus toxic într-o sursă de energie, menținând în același timp condiții care au permis anaerobilor sensibili la oxigen să supraviețuiască.

Descoperirile rafinează ideile actuale despre ecosistemele timpurii. Studiul propune că Pământul timpuriu, la fel ca aceste izvoare termale moderne, a susținut probabil comunități microbiene diverse.

„Această lucrare ne extinde înțelegerea funcționării ecosistemului microbian în timpul unei perioade cruciale din istoria Pământului”, spune Fatima Li-Hau. Ele oferă, de asemenea, perspective valoroase pentru oamenii de știință care caută viață pe alte planete cu medii chimice similare Pământului timpuriu.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Un nou studiu sugerează că viața nu ar fi apărut pe Pământ cum credeam până acum

Contracepția ar putea prelungi viața unor mamifere, arată un nou studiu

Oamenii de știință ar fi descoperit o formă de viață necunoscută

Sute de stele din apropierea Pământului ar putea susține viața