03.08.2021
Сергей Васильев
8 936

Появление кислорода в атмосфере Земли связали с замедлением ее вращения

5.5

Ученые показали, что удлинение суток ведет к более продуктивному фотосинтезу и, возможно, некогда помогло цианобактериям совершить кислородную революцию на древней Земле.

Камни в Миддл-Айленд покрыты пурпурными цианобактериями и белесыми сульфатредукторами
Камни в Миддл-Айленд покрыты пурпурными цианобактериями и белесыми сульфатредукторами / ©Phil Hartmeyer, NOAA Thunder Bay National Marine Sanctuary

Благодаря гравитации Луны скорость вращения нашей планеты постепенно замедляется, а сутки становятся длиннее примерно на две миллисекунды за столетие. На масштабах человеческой жизни эти изменения незаметны, но, накапливаясь миллионами лет, они оказывают огромное влияние на всю биосферу. Возможно, именно они привели к одной из самых серьезных трансформаций в истории жизни — появлению кислородной атмосферы.

Считается, что главные события развивались около 2,4 миллиарда лет назад или раньше. В тот период появились фотосинтезирующие цианобактерии, выделявшие кислород, который растворялся в океане, оседал в минеральных соединениях, заполнял воздух. И, судя по данным новой работы, важную роль в этой кислородной революции сыграла продолжительность суток. Об этом рассказывается в новой статье ученых из Германии и США, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

На возможную связь исследователей натолкнули бактерии, обитающие в провале Миддл-Айленд (Middle Island Sinkhole) — естественной подводной каверне на озере Гурон в Северной Америке. Условия там экстремальны: вода насыщена серой и бедна кислородом. Однако камни покрыты процветающими сообществами микробов-экстремофилов, образующих многослойные бактериальные маты. Цианобактерии в них соседствуют и соперничают с сульфатредуцирующими бактериями, которые вырабатывают энергию без света, с использованием сульфата.

Бактериальный мат в провале Миддл-Айленд. Узкие «сталагмиты» — это мягкая микробная пленка, растянутая скопившимися газами / ©Phil Hartmeyer, NOAA Thunder Bay National Marine Sanctuary

Биологи заметили, что в темное время суток сульфатредукторы поднимаются ближе к поверхности многослойного мата, а в светлое им на смену приходят фотосинтезирующие цианобактерии. Этот ежесуточный круговорот связан с конкуренцией микробов за доступ к поверхности мата, где происходит самый интенсивный обмен веществами и энергией с окружающей средой. Однако суточная смена одних бактерий другими происходит далеко не моментально, занимая несколько часов.

В результате у цианобактерий остается на «работу» не так много времени. Но чем продолжительнее сутки, тем его больше. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые использовали данные с датчиков, установленных в провале Миддл-Айленд, а также провели эксперименты с образцами бактерий, привезенными в лабораторию. На этой основе была получена модель, которая показала зависимость выделения кислорода от частоты смены светлых и темных периодов.

Казалось бы, двое суток по 12 часов — то же, что одни сутки в 24 часа; однако с точки зрения фотосинтеза они далеко не равны. Ограничения, связанные с медленным перемещением микробов и диффузией молекул сквозь бактериальный мат, приводят к тому, что цианобактериям нужно заметное время на то, чтобы «раскочегариться» и запустить эти процессы в полную силу. Поэтому удлинение светлого времени может резко усилить эффективность их работы — что, видимо, и произошло в эпоху кислородной революции.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

26 января
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

Позавчера, 19:39
Илья Ведмеденко

Летные испытания прототипа российской сверхлегкой ракеты могут начать в 2026-2027 годах. Помимо нее, в рамках конкурса «Аэронет-НТИ» создают межорбитальный малый разгонный блок.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

26 января
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: