Sauerstoff-Oasen können Ozean Leben unterstützt haben
Oasen der Sauerstoff gab es offenbar in die Urmeere für Hunderte von Millionen von Jahren, bevor das Gas in der Atmosphäre debütiert Forscher entdeckt.
Diese Erkenntnisse können Aufschluss über wie das erste Leben, das Sauerstoff eingesetzt war.
Obwohl lebensnotwendigen Sauerstoffgas derzeit rund ein Fünftel der Luft ausmacht wir sehr früh in der Erdgeschichte atmen, war es selten – wenn nicht sogar völlig abwesend – in der urzeitlichen Atmosphäre. Es war nur mit dem "großen Oxidation Ereignis" fast 2,3 Milliarden Jahren, dass dieses Gas, dessen Moleküle sind jeweils zwei Sauerstoffatome, fing an, eine messbare delle in unserer Atmosphäre. Diese "O2" stimuliert wiederum die Entwicklung der Luft atmenden Leben und letztlich die komplexe Organismen, dass wir heute kennen.
Aber über ein Jahrzehnt entdeckt Geochemiker Felsen mit Fossil Steroide, ein wesentlicher Bestandteil von Zellmembranen einige Organismen, die Sauerstoff zu erfordern. Da diese Fossilien 300 Millionen Jahre vor dem Großereignis der Oxidation datiert, dies führte zu einer Debatte über ob Sauerstoff in der Atmosphäre erschien früher als vorher.
Jetzt Forscher deuten darauf hin, dass Sauerstoff auf der Erde war 300 Millionen Jahre, bevor es in die Atmosphäre versetzt, sondern bei extrem niedrigen Konzentrationen, die in alten Gesteinen sehr leichte Gebrauchsspuren hinterlassen haben würde. Stattdessen kann das Gas in Oasen im Ozean, genug Sauerstoff-Liebenden "aerob" Mikroben ernähren lauerte haben.
Erfahren Sie mehr über welche Sauerstoff Niveaus wie in der Vergangenheit waren experimentierten Wissenschaftler mit Hefe. Diese einzelligen Organismus verbraucht Sauerstoff natürlich in Kombination mit Zucker, um eine Art Steroid bekannt als Ergosterin, ein Cousin des Cholesterins zu generieren. Hefe kann auch ohne Sauerstoff wachsen, solange es eine Quelle von Ergosterin zu ziehen hat. [Zusammenarbeit Hefe geben Anhaltspunkt zum ersten komplexen Leben]
Die Forscher fanden heraus, dass Hefe Ergosterin sogar mit nur verschwindend geringe Mengen des Gases, etwa 50.000 Mal weniger als derzeit in Oberfläche Meerwasser gefunden generieren konnte.
"Steroide, deren Fossilien in den Felsen vor den ersten Anzeichen von Luftsauerstoff aus gefunden werden können, auf sehr niedrig, aber ungleich Null O2 Ebenen vorgenommen werden können", sagte Forscher Jacob Waldbauer, jetzt ein Postdoc an der University of Chicago, LiveScience. "Diese Trace-Levels von Sauerstoff hätte anwesend im Ozean lange bevor Sauerstoff in der Atmosphäre ansammeln."
Dies legt nahe, dass die frühe Vorfahren der Hefe hätte ebenso einfallsreich, unterstützen die Idee, die Sauerstoff-basierte Leben rund um lange vor dem Großereignis der Oxidation gewesen wäre, die Nutzung von was auch immer winzigen Mengen an Sauerstoff in den Ozeanen waren, lange bevor die Atmosphäre sogar eine Spur des Gases sah.
"Die Zeit an den Sauerstoff ein integraler Faktor im zellulären Stoffwechsel wurde ein Angelpunkt in der Erdgeschichte, war", sagte Forscher Roger Summons, ein Biogeochemist am MIT. "Die Tatsache, dass Sie Sauerstoff-abhängige Biosynthese schon früh in der Erdgeschichte hätte hat erhebliche Auswirkungen."
"Wahrscheinlich, Sauerstoff-toleranten Organismen gelernt, wie Sauerstoff, oder sogar benötigen, bevor sie irgendwelche nennenswerte Konzentration in den Ozeanen oder Atmosphäre, erreichte" Vorladung sagte LiveScience.
Die Ermittler spekuliert, dass Mikroben wie Cyanobakterien – so genannte "Blaualgen", die an der Meeresoberfläche Leben – entwickelt die Fähigkeit, Sauerstoff durch Photosynthese vor langer Zeit zu produzieren. Jedoch anstatt in den Ozeanen aufzubauen, kann ein Großteil dieser Sauerstoff anfangs schnell verbraucht wurde durch frühe aeroben Organismen, mit dem Rest verbraucht durch chemische Reaktionen mit Eisen und Sulfid, die aus Unterwasservulkane gespuckt. Allerdings gab es schließlich genug Sauerstoff in die Atmosphäre, die Einleitung der Oxidation Großereignis zu versickern.
"Wir wissen, alle Arten von Biologie geschieht ohne jede O2 überhaupt," sagte Waldbauer. "Aber es ist durchaus möglich, gab es einen kräftigen Zyklus von O2 in einigen Orten geschieht, und anderen Orten könnte es völlig abwesend gewesen."
Waldbauer, Ladung und ihre Kollegin Dianne Newman detailliert ihre Ergebnisse online-Aug. 8 in den Proceedings der National Academy of Sciences.
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