Starověké mikroby mohly využívat kyslík 500 milionů let předtím, než naplnil atmosféru Země

Foto: MIT News

Úvod do výzkumu starověkých mikrobů

Život na Zemi mohl začít využívat kyslík dávno předtím, než se stal stabilní součástí atmosféry. Výzkumníci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) sledovali klíčový enzym zpracovávající kyslík zpět stovky milionů let před Velkou oxidací. Tento objev naznačuje, že život se přizpůsoboval kyslíku mnohem dříve a kreativněji, než jsme si dosud mysleli.

Autor původního článku: Jennifer Chu

Historie kyslíku na Zemi

Dnes je kyslík nezbytný pro život a neustále přítomný ve vzduchu, který dýcháme. Avšak po většinu rané historie Země tomu tak nebylo. Kyslík se stal stabilní součástí atmosféry až před přibližně 2,3 miliardami let během transformačního období známého jako Velká oxidace (GOE). Tento posun trvale změnil planetu a připravil cestu pro evoluci a prosperitu organismů dýchajících kyslík.

Výzkum MIT a jeho objevy

Výzkumníci z MIT nyní přinášejí důkazy, že některé formy života se mohly naučit využívat kyslík stovky milionů let před GOE. Jejich zjištění by mohla představovat jedny z nejranějších známek aerobního dýchání na Zemi. Vědci zkoumali původ klíčového enzymu, který umožňuje organismům spotřebovávat kyslík. Tento enzym je dnes přítomen ve většině aerobních, kyslík dýchajících organismů. Tým zjistil, že se poprvé vyvinul během Mesoarchea, geologické éry, která se odehrála stovky milionů let před Velkou oxidací.

Cyanobakterie a raná produkce kyslíku

První známí producenti kyslíku byli cyanobakterie. Tyto mikroby vyvinuly schopnost využívat sluneční světlo a vodu prostřednictvím fotosyntézy, přičemž uvolňovaly kyslík jako vedlejší produkt. Vědci odhadují, že cyanobakterie se objevily kolem 2,9 miliard let zpět. To znamená, že pravděpodobně generovaly kyslík stovky milionů let před Velkou oxidací. Co se tedy stalo s tímto raným kyslíkem?

Výzkumníci dlouho podezřívali, že chemické reakce s horninami odstranily většinu kyslíku z prostředí. Nová studie MIT však naznačuje, že živé organismy mohly také spotřebovávat kyslík. Tým našel důkazy, že určité mikroby vyvinuly enzym využívající kyslík dlouho před GOE. Organismy žijící v blízkosti cyanobakterií mohly tento enzym použít k rychlé spotřebě malého množství kyslíku, jakmile byl produkován. Pokud ano, raný život mohl zpomalit nárůst kyslíku v atmosféře po stovky milionů let.

Význam objevu

„Toto dramaticky mění příběh aerobního dýchání,“ říká spoluautorka studie Fatima Husain, postdoktorandka na MIT v oddělení Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS). „Naše studie přidává k tomuto velmi nedávno se objevujícímu příběhu, že život mohl využívat kyslík mnohem dříve, než se dříve myslelo. Ukazuje nám, jak neuvěřitelně inovativní život je ve všech obdobích historie Země.“

Dalšími spoluautory jsou Gregory Fournier, docent geobiologie na MIT, spolu s Haitao Shang a Stilianos Louca z University of Oregon. Tento výzkum byl podpořen, částečně, programem Scialog pro pokrok ve vědě.