• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11.05.2023
Сергей Васильев
525

Древние вулканы могли обеспечить первые живые организмы азотом

5.4

До сих пор плохо понятно, откуда ранняя жизнь могла получать доступный азот, ведь микробов, способных усваивать его из воздуха, тогда не существовало. Возможно, эту роль сыграли вулканы и многочисленные молнии, которые сопровождают их извержения.

Молнии у извергающегося вулкана Эйяфьядлайёкюдль в Исландии
Молнии у извергающегося вулкана Эйяфьядлайёкюдль в Исландии / ©rachelcifelli, Flickr

Все живые организмы нуждаются в азоте, но лишь некоторые бактерии и археи способны потреблять его напрямую из воздуха. Сегодня все мы зависим от этих микробов, получая азот, который те превращают в доступные нам формы. Но откуда появлялись эти соединения азота на ранней Земле, когда одноклеточных азотфиксаторов еще не было? Вероятно, ими молодую жизнь снабдили бесчисленные молнии, которые сопровождают извержения вулканов. Доклад об этом прозвучал на прошедшей в Вене встрече Европейского союза наук о Земле (EGU).

Азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, а потому необходим любому живому организму — от человека до примитивных микробов. Казалось бы, в воздухе его достаточно: земная атмосфера состоит из азота почти на 80 процентов. Однако его молекулы отличаются исключительно прочными тройными связями между атомами. Разорвать эту связь и включить азот в состав биологических молекул — задача крайне тяжелая.

За миллиарды лет эволюции такую способность выработали лишь некоторые бактерии — азотфиксаторы, расходующие на это большие количества энергии. Они переводят атмосферный азот в формы, которыми могут пользоваться растения, грибы, а с ними и другие живые организмы. Но все равно этот элемент остается дефицитным, поэтому азот — например, в виде нитратов — массово производят искусственно и используют в качестве удобрений.

Однако возникает вопрос о том, откуда брали азот первые живые организмы на Земле. Очевидно, на планете был другой, абиогенный источник, не связанный ни с людьми, ни с азотфиксаторами. Один из возможных кандидатов на эту роль — разряды молний, энергии которых достаточно для разрыва тройной ковалентной связи молекулярного азота.

Известно, что сегодня молнии превращают его в оксиды, из которых быстро возникают нитраты. Объемы этого «производства» совсем незначительны в масштабах целой планеты. Но в некоторых обстоятельствах такие разряды проявляют себя куда заметнее. В частности, авторы новой работы обратили внимание на молнии, которые сопровождают вулканизм.

Извержения выбрасывают в атмосферу огромные количества газов и пепла, стимулируя возникновение множества электрических разрядов. Так, всего за один день извержения индонезийского вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в 2022 году специалисты зафиксировали почти полмиллиона молний. А если вспомнить, что в далеком прошлом на Земле происходили невероятно масштабные извержения, то можно заключить: они могли создавать весьма значительные объемы нитратов.

Такой сценарий рассмотрели Эрван Мартин (Erwan Martin) и его коллеги. Ученые собрали образцы отложений на территории нынешних Перу и Турции, где несколько миллионов лет назад происходили мощные извержения, а сравнительно сухой климат защитил нитраты от вымывания водой. Их действительно удалось обнаружить, причем изотопный состав этих молекул показал, что они сформировались в атмосфере, а не в результате азотфиксации микробами. По оценкам авторов новой работы, каждое из рассмотренных ими извержений создало порядка 60 миллионов тонн нитратов.

Нечто подобное вполне могло происходить на молодой Земле, когда планета была куда более вулканически активна. Возможно, молнии производили другие соединения азота: в атмосфере того времени не было кислорода, который мог бы связываться с ним, создавая оксиды, переходящие в нитраты. Однако результатом вулканизма мог быть аммиак, тоже дающий соединения, подходящие для потребления живыми организмами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 18:52
Мария Азарова

Два фешен-гиганта, одни из самых известных в мире массмаркета, — шведская компания H&M и испанская Zara — оказались косвенно причастны к разрушению окружающей среды Бразилии. К такому выводу пришли авторы крупного расследования, изучившие различные данные, в том числе полученные под прикрытием.

Позавчера, 12:00
Юлия Трепалина

Если температура воды в океанах продолжит расти согласно прогнозам, это поставит под угрозу выживание осьминогов. Тепловой стресс способен вызвать у них ухудшение или потерю зрения, а также привести к повышенной смертности самок и эмбрионов, предупредили австралийские биологи.

2 часа назад
Юлия Трепалина

Бактерии, обитающие в кишечнике, не только участвуют в пищеварении, но и воздействуют на иммунитет и поведение. Ученые из КНР показали, что у больших панд микробиота кишечника влияет на способность самцов к спариванию. Ранее другая группа исследователей выяснила, что микрофлора кишечника может быть связана со сниженным сексуальным влечением и у людей.

12 апреля
Полина Меньшова

Особенности личности — в частности, степень экстравертности — влияют на то, кто с большей вероятностью будет одиноким, а кто вступит в отношения. Типы личности также связаны с уровнем общей удовлетворенности жизнью. К таким выводам пришли ученые из Канады.

Вчера, 18:52
Мария Азарова

Два фешен-гиганта, одни из самых известных в мире массмаркета, — шведская компания H&M и испанская Zara — оказались косвенно причастны к разрушению окружающей среды Бразилии. К такому выводу пришли авторы крупного расследования, изучившие различные данные, в том числе полученные под прикрытием.

12 апреля
Игорь Байдов

Некоторым насекомым становится сложнее находить себе пары внутри вида из-за роста концентрации «вредного» тропосферного озона. Он разрушает выделяемые этими животными половые феромоны, что может привести к «неправильному спариванию» и появлению бесплодного потомства. Такая ситуация опасна катастрофическим сокращением численности насекомых в мире. Об этом в своей статье рассказали биологи из Германии.

18 марта
Игорь Байдов

Грузовой самолет будут использовать для перевозки 90-метровых лопастей ветряных турбин, которые невозможно доставить по суше из-за размеров. Предполагается, что этот аппарат произведет революцию в сфере возобновляемых источников энергии.

8 апреля
Василий Парфенов

Режим работы, количество трудовых часов в неделю и экономическую стабильность профессии прочно ассоциируют с благополучием человека. Количественно и качественно определить эти взаимосвязи получается редко — нужны большие выборки респондентов и длительное время наблюдений. Автор новой научной работы использовал долговременное исследование более чем семи тысяч американцев, чтобы выявить основные эффекты паттернов трудовой деятельности на психическое и физическое здоровье работающих людей.

28 марта
Игорь Байдов

Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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
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: