Группа международных ученых, в том числе исследователи из Университета Сент-Эндрюс, Сиракузского университета и Ройал Холлоуэй, Лондонского университета, продемонстрировала новый источник пищи для ранней жизни на планете.
Жизнь на Земле зависит от наличия важнейших элементов, таких как азот и фосфор. Эти питательные элементы присутствуют во всех живых организмах, поскольку они необходимы для формирования ДНК, чертежей жизни, и белков, механизмов. Первоначально они происходят из горных пород и атмосферы, поэтому их доступность для жизни колебалась вместе со значительными изменениями в химическом составе поверхностных сред Земли в течение геологического времени.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, показывает, как поступление этих элементов напрямую повлияло на рост богатой кислородом атмосферы Земли и сыграло ключевую роль в эволюции ранней жизни на Земле.
Самые драматические изменения в истории Земли последовали за эволюцией оксигенного фотосинтеза, который коренным образом преобразовал планету, обеспечив биосферу источником углерода и источником кислорода в атмосфере, кульминацией которого стало Великое событие окисления. (GOE) примерно 2,3 миллиарда лет назад.
Несмотря на критическую важность питательных веществ для жизни, наличие азота и фосфора в океанах до GOE изучено недостаточно, особенно то, как поступление этих элементов приводило к насыщению планеты кислородом и/или реагировало на него.
Используя образцы исключительно хорошо сохранившихся горных пород, которые были связаны с ранними свидетельствами оксигенного фотосинтеза 2,7 миллиарда лет назад, группа исследователей изучила ранний азотный цикл Земли, чтобы расшифровать обратную связь, связанную с начальными стадиями планетарного насыщения кислородом.
Для этого временного интервала доступно очень мало горных пород, подходящих для того типа анализа, который мы проводили. сигналы жизни потеряны», - говорит Кристофер Юниум, доцент кафедры наук о Земле Колледжа искусств и наук.
Образцы горных пород показали первое прямое свидетельство накопления большого количества аммония в океанах до GOE. Этот аммоний должен был стать достаточным источником азота для подпитки ранней биосферы и связанного с ней производства кислорода.
Руководитель исследовательской группы Обри Зеркл, преподаватель Школы наук о Земле и окружающей среде Университета Сент-Эндрюс, говорит: «Сегодня мы думаем об аммонии как о неприятном запахе в наших чистящих средствах, но он сослужил бы в качестве шведского стола для первых генерирующих кислород организмов, что является значительным улучшением по сравнению с мусорными отходами, на которые они полагались ранее в истории Земли."
Помогая ученым лучше понять роль круговорота азота в глобальном насыщении кислородом, новые результаты также обеспечивают контекст для других питательных обратных связей во время ранней планетарной эволюции.
«Становится все более очевидным, что игра с ограничением питательных веществ менялась на протяжении всей истории Земли по мере развития жизни и изменения условий», - говорит Юниум.
Удивительно, но доказательства значительного насыщения атмосферы кислородом появились только 400 миллионов лет спустя, а это означает, что некоторые другие питательные вещества, такие как фосфор, должны были играть важную роль в установлении темпа эволюции.