Цианобактерии были первыми организмами, которые освоили фотосинтез на нашей планете. Они начали выделять кислород около 2,5 млрд лет назад. Со временем газ накопился в достаточном объеме, сделав возможным возникновение сложных форм жизни. Долго время науке было неизвестно, как микробам удалось выжить в тех условиях.
Древние океаны содержали огромное количество растворенного железа. Кислород, вступая с ним в реакцию, образует высокореактивные кислородные радикалы — токсичные соединения, убивающие бактерии. Получался парадокс: цианобактерии производили кислород, но он же должен был их уничтожить.
Команда геомикробиологов поставила эксперимент, чтобы разгадать эту загадку. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Исследователи выращивали цианобактерии Synechococcus в лаборатории при разных концентрациях железа и кремнезема (растворенного кремния). Высокие концентрации железа действительно усиливали образование токсичных соединений и подавляли рост бактерий. Но когда в среду добавляли реалистичные для древних океанов концентрации кремнезема, образование ядовитых радикалов резко падало.
Высокие концентрации кремнезема, по-видимому, действовали как химический защитный механизм, снижая образование вредных соединений и позволяя цианобактериям расти даже при высоком содержании железа
Вторым важным фактором оказалась смена освещения. Предыдущие эксперименты обычно проводились при непрерывном свете. Но когда ученые добавили в модель суточный цикл, образование токсичных радикалов снизилось еще сильнее. Компьютерные модели, построенные на основе экспериментальных данных, показали: при таких условиях в приповерхностных слоях океана могли формироваться насыщенные кислородом зоны.
По словам исследователей, их открытие дает новое понимание долгосрочного развития земной атмосферы.
Ранее Наука Mail рассказывала о научном объяснении появления необычного зеленого льда на озере в Чехии.
