Массовое появление сложных форм жизни в позднем докембрии получило новое объяснение. По мнению ученых Бристольского университета, спусковым механизмом этого эволюционного скачка стало возникновение планктона, способного фиксировать атмосферный азот и превращать его в «удобрения» для морских экосистем.
Согласно давно утвердившейся в науке точке зрения, появлению сложных многоклеточных организмов примерно 600 млн лет назад способствовало повышение концентрации кислорода в атмосфере. Данные геологической летописи подтверждают это мнение, но до сих пор оставалось загадкой, почему рост содержания кислорода пришелся именно на это время?
«Мы знаем, что кислородный фотосинтез, при котором живые существа превращают углекислый газ в углеводы, расщепляя воду и выделяя кислород в качестве попутного продукта, впервые появился в пресноводных условиях более 2,3 млрд лет назад, – рассказала доктор Патрисия Санчез-Баракальдо, эволюционный биолог университета Бристоля. – Но только 800 млн лет назад эти цианобактерии смогли колонизировать океаны настолько, чтобы производимых ими кислорода и «пищевых» углеводов оказалось достаточно для «большого скачка» к появлению сложных многоклеточных организмов».
Новое исследование показывает, что, возможно, ключевую роль на этом этапе эволюции жизни на Земле сыграла фиксация атмосферного азота в своеобразные «азотные удобрения», продолжает доктор Санчез-Баракальдо. Группа исследователей под ее руководством использовала геномные данные для восстановления родственных взаимосвязей между фотосинтезирующими цианобактериями, чтобы уточнить время их появления в океанах нашей планеты. Некоторые из этих форм жизни способны превращать атмосферный азот в биологический в количествах, достаточных для формирования морского азотного цикла, обеспечивавшего экосистемы «удобрениями».
Как показали подсчеты, азотфиксирующие виды цианобактерий впервые появились как раз около 800 миллионов лет назад. «Время широкого распространения азотфиксаторов в открытом океане совпадает с началом эпохи глобальных оледенений, известной как «Земля-снежок», и появлением животных. Хотя необходима дальнейшая работа, эти эволюционные события, похоже, как-то связаны, а возможно, и выступают триггером экстремальных оледенений, вызванных массовым захоронением углерода в геологических отложениях», – отметил соавтор исследования профессор Энди Риджуэлл.
Напомним, что всплеск численности морских органических существ с последующим их захоронением в донных осадках теоретически может снизить содержание углерода в атмосфере. А нарушение баланса кислород / углекислый газ, в свою очередь, вызывает «антипарниковый эффект», уменьшая способность атмосферы удерживать тепло и приводя к глобальному похолоданию.
«Интересно, что мы использовали генетические методики, чтобы решить вековую тайну одного из самых важных, ключевых моментов эволюции жизни на Земле, — цитирует Санчез-Баракальдо портал Science Daily. – Геномные данные помогли восстановить историю происхождения жизни, сделав ее более ясной и точной. Большая честь – внести свой вклад в понимание того, как микроорганизмы способствовали превращению нашей планеты в пригодную для жизни».
Статья A Neoproterozoic Transition in the Marine Nitrogen Cycle опубликована журналом Current Biology
Doi: 10.1016/j.cub.2014.01.041
