Японські вчені довели, що хімія ранньої Землі могла гальмувати розвиток життя майже на мільярд років

Нове дослідження японських геологів пропонує несподівану відповідь: саме хімічне середовище ранньої планети — з надлишком нікелю та сечовини — свідомо стримувало розквіт ціанобактерій, які виробляють кисень. Робота, опублікована в Com­mu­ni­ca­tions Earth & Envi­ron­ment, демонструє, як навіть дрібні хімічні зрушення могли кардинально змінити хід еволюції.

Мікроелементи, такі як нікель і сечовина, контролювали цианобактерії, затримуючи бум кисню на Землі. Джерело: «201208 Cyanobac­te­ria» від Data­Base Cen­ter for Life Sci­ence (DBCLS)

Близько 2,4 мільярда років тому на Землі відбулася Велика киснева подія (Great Oxi­da­tion Event, GOE) — перше масове збагачення атмосфери киснем, яке створило умови для появи складного життя. Але чому цей процес затримався майже на мільярд років після появи фотосинтезу? Команда під керівництвом Ділана Ратнаяке з Університету Окаяма з’ясувала, що високі концентрації нікелю — продукт інтенсивного вулканізму — та природно утворена сечовина могли гальмувати розмноження ціанобактерій в океанах.

Мікроелементи та сполуки в древніх океанах сприяли переходу до кисневої Землі. Джерело: д‑р Ділан М. Ратнаяке з Університету Пераденія.

У лабораторних умовах дослідники змоделювали середовище Архаю, синтезували сечовину з амонію, ціаніду та заліза під дією ультрафіолету, а потім вирощували культури Syne­chococ­cus sp. Результати показали: надлишок нікелю та сечовини суттєво знижував темпи росту клітин. Коли вулканічна активність зменшилася, рівень нікелю впав, а сечовина стабілізувалася — це й запустило кисневу революцію.

Науковці наголошують, що розуміння таких механізмів має значення не лише для історії Землі, а й для пошуку життя на інших планетах. «Якщо ми знаємо, що саме стримувало кисень на Землі, ми можемо краще розпізнавати біосигнатури в інших світах», — зазначає Ратнаяке. Дослідження показує: еволюція — це не лише біологія, а й тонка хімія, здатна змінити планету.