ПалеоФлора - окаменелое дерево, отпечатки растений

Новый вид цианобактерий проливает свет на эволюцию кислородного фотосинтеза

08.02.22

Из растущего в Панаме мха выделен новый вид цианобактерий, названный Anthocerotibacter panamensis. На сегодняшний день у A. panamensis самое простое строение и самый простой фотосинтетический аппарат среди известных цианобактерий. Благодаря этому ученые смогли многое понять про историю появления кислородного фотосинтеза, преобразившего нашу планету. В частности, теперь мы знаем, что у общего предка цианобактерий еще не было тилакоидов (структур, внутри которых происходит фотосинтез), а также представляем себе минимальный набор белков, необходимых для кислородного фотосинтеза.



Стилизованная микрофотография недавно открытой цианобактерии Anthocerotibacter panamensis. Изображение предоставлено автором обсуждаемой статьи Fay-Wei Li


Монстры, преобразившие мир 

Представьте, что на Земле появился новый вид бактерий, который в качестве побочного продукта выделяет ядовитый газ хлор. Из-за них в короткий период времени атмосфера наполняется хлором. Небо из голубого становится желто-зеленым. Сначала гибнут люди и другие позвоночные, позже, по мере роста концентрации токсичного газа, Земля лишается растений и насекомых. Лишь некоторые бактерии успевают приспособиться к ядовитому газу и научиться использовать его для получения энергии. Через миллионы лет они дадут начало новым формам жизни на Земле. Это выглядит как апокалиптическая сцена из фильма-катастрофы, но похожее событие на самом деле произошло на Земле около двух с половиной миллиардов лет назад. За исключением того факта, что жизнь на тот момент была представлена только бактериями и археями — эукариоты еще не успели возникнуть.

Около двух с половиной миллиардов лет назад появились цианобактерии — группа бактерий, которая научилась проводить фотосинтез, используя в качестве донора электронов обычную воду (напомню, что как при дыхании, так и при фотосинтезе поток электронов от одного белкового комплекса к другому непосредственно дает энергию для перекачки протонов и создания протонного градиента). К тому времени фотосинтез уже давно существовал, но он требовал неорганического «сырья» типа сероводорода, которое еще надо найти. Цианобактерии в этом плане оказались в явном выигрыше: воды вокруг было в буквальном смысле залейся, солнечного света и углекислого газа тоже хватало, так что необходимые им ресурсы оказались практически ничем не ограниченными. Благодаря этому их численность резко подскочила. Но у цианобактерий был один важный недостаток: в процессе такого выгодного фотосинтеза в качестве отхода выделялся токсичный кислород, получающийся при расщеплении воды.

Если бы злой рок забросил вас примерно на 2,9 миллиарда лет назад, то вы бы задохнулись. В тогдашней атмосфере почти не было кислорода. В ней преобладали углекислый газ, азот и метан — в общем, все то, что за предыдущие полтора миллиарда лет успели произвести вулканы. С химической точки зрения такая атмосфера создавала восстановительную среду, то есть в целом была склонна отдавать электроны, а не отнимать их. Как ни странно, это оказалось на руку зарождающейся жизни: вся органика очень уязвима к окислителям, и восстановительная атмосфера была поистине комфортной колыбелью для жизни. Это была оптимальная среда для первых обитателей Земли.

Массивное выделение кислорода цианобактериями произвело такой же эффект, как если бы сейчас атмосфера наполнилась хлором. В ряду электроотрицательности неметаллов кислород на втором месте, а хлор — только на четвертом. Поэтому кислород оказывал на тогдашнюю жизнь такой же негативный эффект, как хлор — на современную. Токсичность обоих газов заключается в их высочайшей окислительной способности, к которой чрезвычайно чувствительна вся земная жизнь: она построена из органических макромолекул, легко повреждающихся сильными окислителями.

Мы сейчас не замечаем пагубного влияния кислорода лишь потому, что эволюционно приспособились к нему. Точнее, к нему приспособились наши предки. Помимо того, что мы утилизируем его при дыхании, мы вооружены множеством ферментов и антиоксидантов для нейтрализации активных форм кислорода. Наши клетки не замечают этого яда лишь потому, что постоянно «сражаются» с ним и используют в своих целях. В общем, цианобактерии своим кислородом полностью преобразили биосферу и метаболизм многих живых существ, совершив настоящую «кислородную революцию».

Читать далее в источнике : Елементы


Версия для печати
      

ТЕГИ

Окаменелое дерево Исследования Палеоген Палеозой Наше время Возникновение жизни
Крым Мел Геология США Венгрия Девон
Динозавры Мезозой Отпечатки растений Эволюция Пальма Опал
Шишка Шишки Находки Покрытосеменные Голосеменные Кальцит
Янтарь Россия Аргентина Бразилия Катастрофа Германия
Карбон Африка Мадагаскар Индонезия Триас Архей
Растения Азурит Папоротники Араукария Индия Юрский период
Халцедон Дуб Вивианит Пирит Австралия Кавказ
Марокко Пермский период Кайнозой Аризона Ходы древоточцев Палеоботаника
Водоросли Кордаит Праздники Окаменелый лес Малахит Ботаника
Цветковые Меловой период Септария Минералы Музеи Барит
Зимбабве Хвойные Строматолиты Экспедиция Папоротник Гагат
Климат Италия Миоцен Палеоцен Китай Гренландия
Мьянма Докембрий

Все теги





2022 © ПалеоФлора | PaleoFlora.ru
Идея, разработка и создание
сайта - Сергей Хилько

Яндекс.Метрика
Работает на: Amiro CMS