В недавно опубликованной работе утверждается, что колонии микроорганизмов, которые сегодня населяют засушливые и пустынные районы океанов Земли, возможно, сыграли значительную роль в формировании азотного цикла нашей планеты. И способствовали насыщению органикой древних океанов.
Исследование, появившееся в онлайн-издании журнала Nature Communications, утверждает, что предки современных бактерий распространились по пустынным континентам ранней Земли. И способствовали возникновению азотного цикла, крайне необходимого для осуществления биологических процессов.
Развивающаяся атмосфера
«Молодая Земля была совсем другой планетой во многих отношениях. Особенно это касается состава ее атмосферы», – заявили ученые. «До появления производящих кислород фотосинтезирующих микробов, таких как цианобактерии, атмосфера Земли имела крайне мало кислорода». Эта продолжительная бескислородная эпоха длилась очень долго. Несколько миллиардов лет.
Но все это изменилось, когда произошло то, что геохимики называют Великим событием оксигенации. «Возможно, это было самое важное изменение в характеристиках нашей планеты. В ископаемых отложениях обнаружены признаки этого события. Поэтому ученые хорошо знают, когда именно это произошло. Около 2,45 миллиарда лет назад», – сообщают исследователи.
В наше время азот – это 78 процентов земной атмосферы. Этот элемент жизненно важен для строительства ДНК, РНК и белков – ключевых компонентов биологии. Но азот, находящийся в атмосфере, в чистом виде не усваивается большинством организмов. Сначала его нужно специальным образом подготовить. И здесь в дело вступает так называемый азотный цикл. Он заключается в том, что прокариотические организмы осуществляют химическую фиксацию азота. Они связывают атмосферный азот таким образом, что он становится пригодным для использования растениями и животными. Учеными достаточно давно установлено, что азотный цикл, возникший на древней Земле, был организован океанскими микробами. В эпохе, известной как архей. Однако новые исследования показывают, что значительное количество азота поступало также из наземных биологических источников.
Изменение представлений о древней Земле
«В представлении многих эволюционных биологов участки суши были неинтересны в этом отношении в ранней истории Земли. Потому что они предположительно были бесплодными до тех пор, пока не появились первые растения. То есть около 0,4 миллиарда лет назад. Таким образом, все модели того, как возникли циклы обмена питательных элементов, основывались на взаимодействиях между океаном и атмосферой», – говорится в опубликованной работе.
В последнее время появились новые данные. Они свидетельствуют о том, что континенты были далеки от состояния бесплодных земельных масс. Которыми они казались до этого. Выяснилось, что сложные микробные сообщества, похожие на те, что обнаружены в современных пустынных средах, населяли и древние континенты. Следы их существования датируются в отложениях возрастом более 3,2 миллиарда лет. Задолго до того, как Великое событие оксигенации помогло заложить основу для кембрийского взрыва. Это был неожиданный всплеск жизни. В результате которого возникло огромное количество новых организмов.
Исследователи отмечают, что сегодня такие бактерии – это 12 процентов биосферы Земли. В основном это нитчатые цианобактерии, которые осуществляют большую часть процессов фиксации углерода и азота и обеспечивают поступление питательных веществ для остальных микроорганизмов, при этом связывая гранулы почвы и обеспечивая микробные сообщества устойчивостью к разрушению.