Дефицит фосфора миллиарды лет тормозил развитие жизни на земле
в течении последних трех миллиардов лет земной истории органическая судьба готовься к эволюционным прыжкам а также взрывам. Ей не хватало малого – кислорода для фосфора и дыхания для развития.
Когда эти химические элементы были дешёвы в достаточном количестве – а случилось это в позднем протерозое, около 800 млн лет назад – биосфера, а за ней и вся планета практически преобразились.
Настоящее Бытие Почвы
Доцент отделения наук о земле и атмосфере Технологического университета Джорджии Крис Рейнхард (Chris Reinhard) и геохимик из Йельского университета Ной Планавски (Noah Planavsky) изучали докембрийские осадочные горные породы, сформировавшиеся в прибрежных районах мирового океана. Их задачей было оценить трансформации в круговороте фосфора и ту роль, которую данный элемент играется в появлении современного биоразнообразия.
Двигаясь вверх по разрезу с предела 3,5 млрд лет, они нашли любопытную закономерность. «Главное изменение содержится в том, что фосфор делается намного более дешёв в поверхностных водах океана, – поведал Рейнхард. – Это изменение происходит приблизительно одновременно с этим, что и появление кислорода в атмосфере и океане, и незадолго до появления животных».
Так, согласно данным исследователей, появление доступного для биологических совокупностей фосфора конкретно предшествовало расцвету судьбы. «Последовательность событий определенно кидается в глаза», – выделил Рейнхард.
По результатам собственных наблюдений Рейнхард и Планавски вместе с интернациональной командой исследователей предположили, что именно дефицит фосфора и бескислородная воздух продолжительное время не разрешали развиваться фотосинтезирующим организмам. В то время, когда же баланс в совокупности изменился и фосфор попал в прибрежные воды, на Земле стартовало активное развитие судьбы, в конечном счете организовавшее ландшафты и нынешнюю атмосферу.
Данный новый взор на факторы, разрешившие живым организмам поменять воздух Почвы, оказывает помощь заложить фундамент, опираясь на что ученые смогут прогнозировать наличие судьбы на экзопланетах, и лучше осознавать, как атмосферы и химические взаимоотношения океана вызывают глобальные климатические изменения и воздействуют на колебания численности живых организмов.
Цианобактерия, мать кислорода
Сложные живые организмы, к примеру животные, владеют активным метаболизмом и требуют громадного количества кислорода для его поддержания. Эволюция животных немыслима без кислорода.
Чтобы выяснить, из-за чего дефицит биогенов имела возможность мешать выработке кислорода, нам нужно обратить внимание на весьма необыкновенную группу бактерий, известных называющиеся цианобактерии. Их возможно назвать настоящими матерями кислорода на Земле.
«Обстоятельство появления кислорода, достаточного для дыхания, на отечественной планете содержится в кислородном фотоcинтезе, – говорит Планавски. – Кислород – это отходы работы фотосинтезирующих клеток, к примеру цианобактерий, перерабатывающих углекислый газ и воду в сахара».
Фотосинтез – эволюционная сингулярность, он показался только в один раз в истории Почвы. Многие другие биологические прорывы происходили сотни и десятки раз в течении времени, к примеру – переход от одноклеточных организмов к первичной многоклеточности.
Но ученые уверены, что кислородный фотосинтез показался только в один раз, у цианобактерий, и все последующие фотосинтезирующие организмы только унаследовали данный механизм.
Как раз цианобактериям, существующим уже более 2,5 млрд лет, сейчас наука приписывает главную роль в наполнение земной атмосферы кислородом. Но появляется вопрос: из-за чего им пригодилось так много времени?
Ответ, согласно точки зрения Рейнхарда и Планавски, кроется в недостатке биогенов – несложных минеральных соединений, которыми бактерии питались. К примеру, фосфор, содержание которого в осадочных породах изучали ученые, находился в океанах миллиарды лет, но большая часть этого срока был в связанном состоянии и в совсем неподходящих для цианобактерий местах.
в течении геологических эр железо, неизменно много находившееся в океане, связывалось с фосфором и выпадало на дно далеко от мелководий, кроме этого именуемых материковыми склонами, на которых, фактически, и обитали так нуждающиеся в нем цианобактерии. Кстати, данный старый химический механизм и по сей день широко применяется для очистки вод, загрязненных фосфорсодержащими удобрениями.
В следствии сформировалась глобальная химическая совокупность с высоким низкой доступностью и содержанием железа азота и фосфора на океанических мелководьях, которая имела возможность сберигаться в низкокислородном мире фактически неограниченное время.
«"Наверное," это была весьма устойчивая планетарная совокупность, но разумеется, что это не та совокупность, в которой мы на данный момент живем. Вопрос в том, как случился переход от низкокислородного состояния к тому, в которым мы на данный момент находимся», – отмечает Планавски.
Фосфор как стартовый пистолет
800 млн лет назад что-то изменилось – цианобактерии и другие небольшие организмы начали получать больше фосфора, служащего базой для таких серьёзных молекул, как ДНК и РНК. Бактерии стали более активными, начали стремительнее размножаться, потреблять больше фосфора и создавать намного больше кислорода.
«Фосфор не просто нужен для жизни, – говорит Планавски. – Фосфор регулирует количество судьбы на отечественной планете».
В то время, когда бактерии умирают, они опускается на морское дно, разлагаются и обогащают фосфором ил. А ил в конечном итоге преобразовывается в камень. «С повышением биомассы увеличилось и содержание в ней фосфора, соответственно его присутствие увеличилось и в осадочных породах, – говорит Рейнхард. – Для ученых такие пласты – как страницы в книге истории дна моря».
Ученые листают их десятилетиями, собирая эти для собственных догадок. Рейнхард и Планавски было нужно изучить около 15 000 образцов.
«В первую подборку вошли лишь 600 образцов», – вспоминает Планавски. «Но тенденция была заметна уже тогда. Скачок фосфора был ясен как ясный день.
А по мере роста базы данных данный феномен только подтвердился», – додаёт Рейнхард.
Первый след фосфора на прибрежных мелководьях отразился в сланцевой летописи как выстрел из стартового пистолета в гонке биоразнообразия. До тех пор пока удалось только установить сам факт этого выстрела, а что вызвало его – задача новых изучений.
Статья размещена в издании Nature
Источник: paleonews.ru
Александр Панчин — С опаской! Содержит ГМО!
