Życie starsze o miliard lat
Życie na Ziemi pojawiło się znacznie wcześniej, niż do tej pory sądziliśmy – wynika z badań naukowców z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, opublikowanych w magazynie „Nature” w lutym 2015 roku
Sam proces mógł zostać zapoczątkowany przez iskrę z błyskawicy, pył międzygwiezdny albo podmorski wulkan, ale co stało się później? Życie może istnieć bez tlenu, ale bez obfitej zawartości azotu – niezbędnego budulca wirusów, bakterii oraz wszelkich innych organizmów – w początkach naszej planety życie występowałoby nader rzadko.
Dotychczas uważano, że pochodzący z atmosfery azot zaczął korzystnie oddziaływać na ekspansję organizmów żywych ok. 2 miliardy lat temu. Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego przebadali jednak próbki najstarszych dostępnych na Ziemi skał. Znaleziono dowody, że organizmy żywe pochłaniały i przetwarzały azot już przed 3,2 mld lat.
– Zawsze mniemaliśmy, że pradawne biosfery były luźno przywiązanie do niegościnnej planety, a dopiero gdy powstały wiązania azotowe, biosfera stała się obszerna i różnorodna – mówi prof. Roger Buick z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. – Nasze prace pokazały, że w początkach naszej planety nie było deficytu azotu i dlatego pierwiastek ten mógł wspierać proces wzrastania i różnicowania się ówczesnej biosfery.
Zespół przeanalizował 52 próbki zebrane w Afryce Południowej i północnozachodniej Australii. Ich wiek datuje się na okres między 2,75 a 3,2 mld lat. To najstarsze i najlepiej zachowane skały na Ziemi, powstałe w wyniku osadzania się materiału na obrzeżach kontynentu. Dlatego też pozbawione są one pewnych chemicznych zaburzeń, które mogłaby wywołać bliskość podwodnego wulkanu. Uformowały się, kiedy atmosfera nie zawierała jeszcze tlenu (obecnego w niej od ok. 2,3–2,4 mld lat), dzięki czemu zachowała pewne chemiczne wskazówki, których próżno szukać w młodszych skałach.
Nawet najstarsze z badanych próbek, liczące sobie 3,2 mld lat (czyli mniej więcej 3/4 wieku Ziemi), dostarczają chemicznych dowodów, że organizmy żywe czerpały azot z powietrza. Po pierwsze, stosunek cięższych atomów azotu do lżejszych odpowiada wzorowi enzymów z wiązaniami azotowymi występującymi w organizmach jednokomórkowych. Po drugie, nie zaobserwowano żadnych reakcji, które przebiegają przy nieobecności organizmów żywych.
Genetyczne analizy enzymów z wiązaniami azotowymi wyznaczały ich pochodzenie na okres między 1,5 a 2,2 mld lat. – Teraz zyskaliśmy mocny dowód, że działo się to miliard lat wcześniej – podkreśla prof. Buick.
Azot występuje najczęściej w przyrodzie w postaci dwuatomowych cząsteczek o bardzo mocnym potrójnym wiązaniu – w takiej formie jest praktycznie nieprzyswajalny przez organizmy żywe. Badane skały wykazują, że wiązania azotowe zostały złamane przez enzym oparty na molibdenie, najpowszechniejszy z trzech enzymów z wiązaniem azotowym istniejących obecnie. W dzisiejszych czasach molibden występuję w przyrodzie obficie, ponieważ tlen wypłukuje go ze skał do oceanu, ale jego źródła w początkach Ziemi są okryte nimbem tajemnicy.
– To fascynujące, że proces ten ma ponad 3 miliardy lat i wciąż zachodzi w ten sam sposób – twierdzi Eva Stüeken, która opisywane badania uczyniła jednym z wątków swojej pracy doktorskiej. Autorzy badań uznają to za kolejny dowód na to, że życie pojawiło się na Ziemi już 3,2 miliarda lat temu. Wysuwają hipotezę, że reagować ze skałami mógł tlen wydychany przez organizmy jednokomórkowe. – Mikroby mogły się wyjść z wody i już wtedy mieszkać w warstwie szlamu na skałach – przekonuje prof. Buick.
Dalsze prace naukowców z Uniwersytetu Waszyngtońskiego będą skupiały się na innych czynnikach, które mogły ograniczać wzrastanie pradawnej biosfery. Eva Stüeken będzie prowadzić finansowane przez NASA badania mające na celu stwierdzenie, jakie znaczenie mogły mieć dla tego procesu metale śladowe: cynk, miedź i kobalt.
Na podstawie artykułu: „Ancient rocks show life could have flourished on Earth 3.2 billion years ago” (strona internetowa Uniwersytetu Waszyngtońskiego).
