Mokslininkai išsiaiškino, kada Žemės atmosferoje atsirado deguonis

Mokslininkų teigimu, evoliucija visada prasideda nuo mažo, todėl prireikė šimtų milijonų metų, kad deguonies sintezė tikrai veiktų

VILNIUS, spalio 9 — Sputnik. Naudodami šiuolaikinius genetinių tyrimų metodus, amerikiečių biologai apskaičiavo melsvabakterių — fotosintetinančių mikroorganizmų, atsakingų už deguonies atsiradimą atmosferoje, kuris yra pagrindinis sudėtingų gyvybės formų vystymosi veiksnys, — atsiradimo Žemėje laiką. Rezultatai paskelbti žurnale "Proceedings of the Royal Society B".

Mokslininkai Žemės virsmą iš apleistos planetos, netinkamos gyvybei, į svetingą organizmams aplinką sieja su esminiu ankstyvosios geologijos istorijos įvykiu — deguonies atsiradimu Žemės atmosferoje.

Manoma, kad globalinis atmosferos pokytis — deguonies revoliucija — įvyko pačioje proterozojaus pradžioje, maždaug prieš 2,45 milijardo metų. Melsvabakterės gamino deguonį ir anksčiau, tačiau prieš tai jis buvo visiškai sunaudojamas uolienoms, jūros vandenyje ištirpusiems junginiams ir atmosferos dujoms oksiduoti.

Kiek truko šis "parengiamasis" etapas, nežinoma. Norint atsakyti į šį klausimą, reikia žinoti laiką, kai Žemėje atsirado melsvabakterės, o tai nėra taip paprasta, nes jos neišsisaugo fosilijų pavidalu. Netiesioginiais duomenimis — pagal oksidacijos uolienose požymių atsiradimą – tai įvyko prieš 2,7–2,8 milijardo metų.

Masačusetso technologijos instituto (MIT) mokslininkų tyrimo rezultatai rodo, kad melsvabakterės greičiausiai atsirado daug anksčiau. Autoriai sukūrė specialią genų analizės techniką, kurią naudodami jie nustatė, kad visų rūšių melsvabakterės, gyvenančios šiandien, kilo iš bendro protėvio, atsiradusio maždaug prieš 2,9 mlrd. metų. Šiuo metu, pasak tyrėjų, atsirado deguonies fotosintezės procesas.

Mokslininkai tokį ilgą laiko tarpą nuo deguonies revoliucijos paaiškina tuo, kad iš pradžių melsvabakterių protėviai ankstyvosios Žemės biosistemoje sudarė tik nedidelę dalį ir jų gaminamas deguonies kiekis buvo nereikšmingas.

"Evoliucija visada prasideda nuo mažo, — cituojami MIT pranešime spaudai pagrindinio autoriaus, Žemės, atmosferos ir planetų departamento geobiologijos docento Greg'o Fournier'io žodžiai. — Nors yra įrodymų apie ankstyvą deguonies fotosintezę, kuri yra svarbiausia ir tikrai nuostabi evoliucinė naujovė Žemėje, iš tikrųjų prireikė šimtų milijonų metų, kad ji tikrai veiktų".

Paprastai tam, kad atsektų kokios nors mikroorganizmų grupės genų pokyčius evoliucijos istorijoje, paleobiologai naudoja molekulinio laikrodžio metodą, pagrįstą šiuolaikinių mikrobų genetinės sekos analize. Tada, naudojant modeliavimo metodus genetinių pokyčių greičiui įvertinti, apskaičiuojamas evoliucijos pradžios laikas. Tačiau datavimą molekulinio laikrodžio metodu riboja senovinių fosilijų kokybė ir pasirinktas modelis, kuris gali pateikti skirtingus amžiaus įvertinimus, atsižvelgiant į numatomą pokyčių greitį.

Tyrimo autoriai sujungė molekulinio laikrodžio techniką su horizontalia genų perdavimo analize — metodu, kuris nepriklauso nuo fosilijų ar greičio prielaidų. Tai leido jiems tiksliau nustatyti pirmųjų organizmų, galinčių šviesą ir vandenį paversti energija ir tuo pačiu metu išskirti deguonį, atsiradimo Žemėje laiką.