Как ранние организмы выживали в токсичной среде до появления кислородного фотосинтеза
На протяжении 3,8 миллиардов лет земные процессы, включая мощные землетрясения, раскалывали планетарную кору, создавая благоприятные условия для возникновения химических реакций в недрах горных пород.
Исследования показывают, что эти процессы могли способствовать выделению перекиси водорода (H₂O₂), что потенциально послужило источником кислорода для древнейших форм жизни.
Группа исследователей под руководством Джордана Стоуна и Джона Теллинга из Университета Ньюкасла обнаружила, что на ранней Земле перекись водорода могла образовываться благодаря реакциям, происходящим при высоких температурах в минералах горных пород.
В лабораторных экспериментах ученые применили условия, приближенные к древним природным условиям, где тектонические сдвиги и температурные перепады способствовали выделению H₂O₂.
Показано, что эти процессы были наиболее активными при температурах около точки кипения воды, когда в недрах образовывались "перекисные связи" в кристаллических структурах минералов.
Научные данные указывают, что небольшие количества перекиси водорода образуются даже при более низких температурах, что совпадает с диапазоном, в котором развивались термофильные бактерии — микроорганизмы, способные к жизни в экстремально горячей среде. Вероятно, организм-предок всех живых существ на Земле также эволюционировал в таких условиях и мог приспособиться к присутствию H₂O₂.
Это соединение опасно для клеток, поскольку повреждает белки и ДНК, поэтому ранние формы жизни вынуждены были развить механизмы защиты.
По словам исследовательницы Линн Ротшильд, развитие способности справляться с активными формами кислорода могло стать важной вехой для эволюции фотосинтеза, впоследствии насыщавшего атмосферу Земли кислородом.
Присутствие перекиси водорода в окружающей среде, возможно, помогло древним организмам адаптироваться к будущему кислородному миру. Хотя эксперименты показали образование H₂O₂ в результате таких реакций, пока остается неизвестным, каковы были реальные масштабы этих процессов на глобальном уровне.
Таким образом, ранняя Земля с ее тектонической активностью и тепловыми процессами могла быть богата перекисью водорода, что играло ключевую роль в подготовке организмов к дальнейшей эволюции в сторону кислородного метаболизма.
Уточнения
Фотоси́нтез (от др.-греч. φῶς — «свет» и σύνθεσις — «соединённный», «складной», «связывание», «синтез») — сложный химический процесс преобразования энергии видимого света (в некоторых случаях инфракрасного излучения) в энергию химических связей органических веществ при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл у бактерий и бактериородопсин у архей).