Первые микроорганизмы могли использовать вместо кислорода мышьяк

Работа опубликована в журнале Communications Earth and Environment. Подавляющее большинство живых организмов на нашей планете сегодня зависит от кислорода. Считается, что жизнь на Земле появилась еще в архее, по некоторым оценкам, около четырех миллиардов лет назад.

В те далекие времена никакого кислорода на нашей планете еще не было, повсюду извергались вулканы, а в океанах, помимо железа, кремния, никеля и прочих химических элементов, содержалось немало мышьяка. По сути, это был токсичный «суп».

Обнаруженные учеными бактериальные маты, функционирующие на основе мышьяка в Салар-де-Атакама / ©www.nature.com

Вопрос о том, на каком именно элементе базировалось функционирование ранних организмов, открыт — и выдвигаются разные версии. Так, фотосинтез возможен на основе железа, но ученые не находят доказательств этого в летописи окаменелостей до появления кислорода порядка 2,4 миллиарда лет назад. Использование водорода тоже сопряжено с определенными трудностями.

Еще один претендент на эту роль — мышьяк. И американские ученые во главе с профессором морских наук и наук о Земле Питером Т. Фишером в более ранних исследованиях показали наличие фотосинтеза на основе мышьяка в ранних формах жизни. Однако для более полной картины необходимо было найти современные аналоги таких организмов.

Это представляло большую трудность, ведь условия на молодой Земле сильно отличались от современных: не было ни кислорода, ни озонового слоя, который защищал бы поверхность от смертоносного ультрафиолета. Но все же такие организмы нашли: ими оказались современные арсенотрофные (то есть питающиеся мышьяком) микробные маты — те, что обитают, например, в озерах солончака Салар-де-Атакама на севере Чили.

Там крайне сухой климат, высокие колебания температуры, сильное ультрафиолетовое излучение (из-за большой высоты, поскольку местность гористая) и очень соленая вода, не содержащая кислорода, зато в избытке содержащая мышьяк и серу — продукты местной вулканической деятельности. Обитающих в таких условиях микроорганизмов, по мнению ученых, можно назвать аналогами тех, что жили на молодой Земле.