Der Weg zur Erdoberfläche frühe Sauerstoff finden

Das Spiele-Wechsler für das Leben auf der Erde war Photosynthese. Jetzt Wissenschaftler denken, dass sie eine molekulare Sprungbrett für diesen komplizierten chemischen Prozess gefunden haben, der die Atmosphäre mit Sauerstoff vor etwa 2,4 Milliarden Jahren überflutet.

Winzige Einzeller Cyanobakterien genannt wurden das erste Leben auf der Erde zu Meister Photosynthese. Sie verwenden das Sonnenlicht um Wassermoleküle, Freigabe Sauerstoff als Abfall zu trennen. Viele Forscher vermuten die Oxidation von Element Mangan durch frühere Lebensformen war der erste Schritt bei der Entwicklung dieser molekularen Maschinerie – das Metall noch spielt eine entscheidende Rolle bei der Photosynthese heute.

In seiner einfachsten entfernt der Prozess der Oxidation Elektronen aus Atomen. In diesem Fall Stahl die frühen Mikroben Elektronen aus Mangan, ersetzt sie mit Sauerstoff, Kohlendioxid entnommen. Das Ergebnis ist Manganoxid, ähnlich wie bei Eisen Rost oder Kupfer grüne Patina.

"Wenn dies passiert, wir in der Lage zu sehen, Mangan [Oxid] Konzentration auf Felsen vor dem Aufstieg von Sauerstoff, wäre", sagte Woody Fischer, ein Baubiologe am Caltech in Pasadena, Kalifornien, und Koautor der Studie.

Fischer und seine Kollegen gesucht für Mangan-reiche Felsen kurz vor dem Großereignis der Oxidation, hinterlegt, wenn Photosynthese begann und die Erdatmosphäre mit Sauerstoff geflutet. (Genetische Studien, die die Entwicklung von Proteinen und Enzymen in photosynthetischen Mikroben ansehen entsprechen auch dieses Timing.)

In 2,415 Milliarden Jahre alte Felsen aus Südafrika, fanden die Forscher ihren Smoking Gun – reiche Vorkommen an oxidierten Mangan. Der alte Fels ist Beweis dafür, dass Mikroben der Sonne zur Energiegewinnung Nutzung wurden und deren Konvertierung in Essen mit Mangan, laut einer Studie in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences Juni 24 veröffentlicht.

Chemische Analyse des Felsens, Teil einer alten Ozeanbecken zeigt auch, dass kein Luftsauerstoff zur Verfügung stand, mussten die Wasserspaltung Cyanobakterien noch weiterentwickeln. (Allerdings war Sauerstoff in Moleküle aus Wasser und Kohlendioxid, zum Beispiel.)

Die Cyanobakterien erlassen haben oder verbessert die Mangan-Prozess für die Photosynthese, die Forscher denken. "Das Mangan ist die magische Maschinen, dass Teilungen Moleküle Wasser", sagte Fischer.

Das Team will nun versuchen, Reverse-Engineering moderne Cyanobakterien zu Mangan-oxidierende Fotosynthese durchführen, und Blick auf Felsen im gleichen Alter auf anderen Kontinenten, um ihre Ergebnisse zu sichern.

"Mangan spielt eine wesentliche Rolle in der modernen biologischen Wasserspaltung als Katalysator muss dabei so Mangan-oxidierende Fotosynthese Sinn als eine mögliche vorübergehende Photosystem macht" Jena Johnson, ein Student am Caltech und Erstautor der Studie, sagte in einer Erklärung.

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