Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
03.08.2021
Сергей Васильев
9 094

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:24
Василий Парфенов

Что такое накопитель энергии? Чем отличается аккумулятор от батареи? В чем настоящее чудо электричества? Вся эволюция человечества тесно связана с нашим умением добывать энергию в разных формах. Но настоящая революция произошла, когда появились технологии преобразования тепла, давления и работы в электричество. Благодаря этому мы научились транспортировать энергию и запасать ее. Дальнейший рост эффективности энергосистем невозможен без накопителей. Naked Science решил разобраться во всех деталях.

Вчера, 18:46
Анна Новиковская

В течение 55 лет никто не исследовал часть космоса, где мог зародиться сигнал «Wow!», который некоторые астрономы считают посланием инопланетной цивилизации. Теперь международная группа исследователей провела двойное телескопирование области, откуда, вероятнее всего, этот сигнал пришел, но не нашла там ничего достойного внимания.

Позавчера, 11:31
Сергей Васильев

Биологи впервые определили природный путь синтеза кокаина и перенесли соответствующие гены в растения табака, «научив» их производить небольшие количества наркотика.

26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

26 ноября
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

[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
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
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: