Кислородната катастрофа на Земята не се случила веднага
Последно: 31 юли 2014 г. в 06:29
След първия скок на кислорода в земната атмосфера нивото му силно спаднало, така че еволюцията трябвало да почака повече от милиард години, за да започне създаването на нови, „кислородни“ форми на живот.
Преди милиарди години в атмосферата на Земята нямало никакъв кислород и никой не умеел да го създава – живеещите тогава бактерии и архебактерии, макар и да били фотосинтетици, не отделяли кислород.
Но някъде преди 2,3 млрд. години се случило това, което се нарича кислородна катастрофа. Тя се случила поради това, че цианобактериите се научили на кислородна фотосинтеза.
Оттогава Земята, както се казва, вече никога не била предишната, защото на нея радикално се изменила атмосферата и тези организми, които се чувствали добре в безкислородна атмосфера, били принудени да минат в нелегалност, отстъпвайки място на кислородните форми на живот.
Но независимо от промените в състава на атмосферата, животът на Земята не бързал да се развие. Разнообразието и сложността на живите организми чакали втория кислороден скок, който се случил преди 800 млн. години.
Смята се, че нивото на кислород в този период, ако не е нараствало, то е останало постоянно и достатъчно високо. Но ако всичко е било така, то защо еволюцията е взела такъв голям таймаут?
Според една от хипотезите задръжката е била предизвикана от малка достъпност микроелементи, необходими за работата на ферментите, и чак вследствие на по-нататъшните геохимични процеси тези микроелементи са станали достъпни за живите клетки.
Според друга версия такъв дълъг период от време е бил необходим на организмите, за да създадат и регулират молекулярно-генетичните механизми, позволяващи им да съществуват в новите условия.
Но според Ноа Планавски и колегите му от Калифорнийския университет в Ривърсайд тази хипотеза няма никакви убедителни доказателства. Но има доказателства за друг сценарий, който изследователите описват в статия в сп. Nature.
Предишните изводи за състава на древната атмосфера се основавали на данни за химичния анализ на утаечните породи, съответстващи на периода на кислородната катастрофа. В резултат излизало, че нивото на кислород в периода между първия кислороден взрив и втория (тоест в периода преди 2,3 млрд. – 800 млн. години) е било около 40% от сегашното.
Но тези начини за анализ не позволявали да се видят възможните колебания в съдържанието на кислород. За да открият тези колебания, изследователите решили да оценят с каква интензивност в тези времена е протичало преместването от сушата в океана на изотопите на хрома. Попадането на хрома в океана е възможно само в състава на водоразтворими съединения на шествалентния хром, а превръщането на тривалентния хром в шествалентен зависи от съдържанието на кислород в атмосферата.
Тежкият изотоп 53Cr взаимодейства по-активно с кислород, отколкото 52Cr, така че по тяхното съотношение може да се видят колебанията на нивото кислород, имали място в древните епохи. В океана хромът реагира с желязото и се утаява в железните руди.
Оказало се, че през загадъчния период на „мълчащата еволюция“ съдържанието на кислород в атмосферата е било доста ниско – общо 0,1% от сегашната му концентрация. Тоест кислородното ниво силно е спаднало почти веднага след първото му рязко повишаване, случило се преди 2,3 млрд. г. И следващият значителен скок се е случил преди 800 млн. г. Тоест животът на Земята е имал всички причини да остане в относителен сън.
Разбира се, това изследване само констатира факта, че нивото на кислород е спаднало след първия скок нагоре. Защо е спаднало, къде се е дянал кислородът от атмосферата за цел милиард години, засега можем само да гадаем.
От друга страна, трябва да помним, че дори след втория кислороден скок еволюционният двигател не е заработил веднага на пълни обороти и са били необходими още 260 млн. години, за да се случи Кембрийският взрив, когато за кратко време са се образували много нови форми на живот.
Възможно е в периода преди Кембрийския взрив да са протекли окончателните молекулярно-генетични изменения, позволяващи на организмите да използват всички преимущества на кислородната атмосфера.
