Ученые впервые нашли источник древней жизни на Земле

Учёные из Института наук о Земле и жизни Токийского института науки под руководством Фатимы Ли-Хау и доцента Шона МакГлинна установили, что в условиях, напоминающих древние океаны, микробные сообщества получали энергию, используя железо и небольшие количества кислорода, выделяемого фотосинтезирующими цианобактериями. Это открытие помогает понять переходный этап, когда побочный продукт фотосинтеза становился новым источником энергии для живых организмов. Результаты опубликованы в журнале Microbes and Environments (M&E).

Великое кислородное событие произошло около 2,3 млрд лет назад, когда цианобактерии начали активно выделять кислород в процессе фотосинтеза. Это радикально изменило состав атмосферы и биосферы, открыв путь к появлению животных и растений. Однако для древних анаэробных организмов кислород был опасен.

Чтобы воспроизвести условия тех эпох, исследователи изучили пять горячих источников в Японии - в Токио, Аките и Аомори. Эти воды уникальны: они содержат много растворенного закисного железа (Fe²⁺) и мало кислорода, что соответствует обстановке океанов до их насыщения кислородом.

В четырёх из пяти источников преобладали микроаэрофильные железоокисляющие бактерии, которые окисляли закисное железо (Fe²⁺) в трёхвалентное (Fe³⁺). Наряду с ними присутствовали фотосинтезирующие цианобактерии, хотя в меньшем количестве. Лишь в одном источнике доминировали микроорганизмы с иной метаболической стратегией.

Метагеномный анализ позволил реконструировать более 200 геномов микробов. Выяснилось, что часть сообществ использовала железо и кислород, а другие занимались ключевыми процессами круговорота углерода, азота и даже серы. Особенно неожиданным стало открытие серного цикла: в воде серы почти не было, однако гены свидетельствовали о его скрытом присутствии.

Эти результаты не только проливают свет на ранние этапы развития жизни на Земле, но и расширяют горизонты поиска внеземной жизни. Планеты с богатыми железом океанами и низким содержанием кислорода также могут быть пригодны для существования микробных экосистем.