Группа ученых из Института наук о Земле и жизни Токийского института науки под руководством Фатимы Ли-Хау и доцента Шона МакГлинна обнаружила, что в условиях, напоминающих древние океаны, микробные сообщества использовали железо и минимальные количества кислорода, выделяющегося фотосинтезирующими цианобактериями, для получения энергии. Это открытие помогает лучше понять важный этап эволюции, когда кислород, являвшийся побочным продуктом фотосинтеза, стал новым источником энергии для жизни. Результаты исследования опубликованы в журнале Microbes and Environments (M&E).
Примерно 2,3 миллиарда лет назад произошел так называемый Великое кислородное событие, когда цианобактерии начали активно производить кислород, что кардинально изменило состав атмосферы и биосферы, открыв путь для появления животных и растений. Однако для древних анаэробных организмов кислород был опасен, пишет Газета.Ru.
Исследователи воссоздали химические условия тех времен, изучив пять горячих источников в Японии (в Токио, Аките и Аомори), которые выделяются высоким содержанием растворенного закисного железа (Fe²⁺) и низким уровнем кислорода — условия, характерные для древних океанов до того, как они стали насыщаться кислородом.
В четырех из пяти источников преобладали микроаэрофильные железоокисляющие бактерии, которые использовали закисное железо, превращая его в окисленное (Fe³⁺), наряду с фотосинтезирующими цианобактериями, которых было немного. В одном источнике было выявлено преобладание микробов с другой стратегией метаболизма.
Метагеномное исследование позволило собрать более 200 геномов микробов. Выяснилось, что одни микроорганизмы использовали железо и кислород, а другие играли важную роль в круговороте углерода, азота и серы. Особенно интересной стала находка по серному циклу: хотя в источниках практически не было серы, обнаруженные гены свидетельствовали о наличии "скрытого" серного цикла.
Это открытие не только проливает свет на раннюю историю Земли, но и расширяет горизонты поисков внеземной жизни. Планеты с железом в океанах и низким уровнем кислорода могут поддерживать жизнь, используя подобные микробные стратегии.