Το πρώτο αντηλιακό: Σωματίδια σιδήρου-πυριτίου ξεκλειδώνουν μέρος του μυστηρίου της οξυγόνωσης της Γης

Στην οξυγόνωση της ατμόσφαιρας του πλανήτη Γη αναφέρεται η νέα μελέτη που έγινε από γεωμικροβιολόγους στο Πανεπιστήμιο της Alberta, καθώς και συνεργάτες τους από τα Πανεπιστήμια Tuebingen και Yale και δημοσιεύθηκε στο Nature Communications. Το ερώτημα που διερευνήθηκε είναι τι λειτούργησε ως προστάτης μηχανισμός, στην πρώιμη εκείνη περίοδο της Γης με την έντονη υπεριώδη ακτινοβόληση του πλανήτη και μπόρεσαν να επιβιώσουν οι παραγωγοί οξυγόνου. Η μελέτη υποστηρίζει ότι, σύμφωνα με τα ευρήματα, σωματίδια σιδήρου και πυριτίου στα αρχαία θαλάσσια ύδατα βοήθησαν παίζοντας το ρόλο ενός αντηλιακού, αν και – όπως αναφέρεται στην ιστοσελίδα με τα νέα του Πανεπιστημίου – τα αποτελέσματα λύνουν μόνο ένα μέρος αυτού του αρχαίου μυστηρίου.

Αυτό που συνέβη στην Γη ήταν ότι πρώιμοι οργανισμοί που ονομάζονται κυανοβακτήρια παρήγαγαν οξυγόνο, μέσω της οξυγονικής φωτοσύνθεσης, με αποτέλεσμα την οξυγόνωση της ατμόσφαιρας του πλανήτη μας. Για να εξελιχθούν όμως τα κυανοβακτήρια χρειάζονταν προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου και αυτός είναι ο ρόλος που έπαιξαν – σύμφωνα με τους ερευνητές και συγγραφείς της μελέτης – τα σωματίδια σιδήρου και πυριτίου στις αρχαίες θάλασσες. Η ερευνητική ομάδα προσδιόρισε την επίδραση της υπεριώδους τάσης (UV stress) στα κυανοβακτήρια και το βαθμό της ακτινοβολίας μέσω του θαλάσσιου νερού με ένα συνδυασμό μικροβιολογικών, φασματοσκοπικών, γεωχημικών τεχνικών και τεχνικών μοντελοποίησης.

Αυτό που βρήκαν ήταν ότι η παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων πυριτίου και σιδήρου στο πρώιμο θαλάσσιο νερό επέτρεψε το σχηματισμό σωματιδίων σιδήρου-πυριτίου που παρέμειναν στον ωκεανό για εκτεταμένες χρονικές περιόδους. Σύμφωνα με τον εκ των συγγραφέων της μελέτης Kurt Konhauser τα σωματίδια σιδήρου-πυριτίου έδρασαν ως ένα αρχαίο αντηλιακό για τα κυανοβακτήρια, προστατεύοντάς τα από τη θανάσιμη επίδραση της άμεσης έκθεσης στην υπεριώδη ακτινοβολία, πράγμα που ήταν κρίσιμο για την πρώιμη Γη, καθώς δεν είχε σχηματιστεί επαρκούς πάχους στρώμα όζοντος που θα μπορούσε να επιτρέψει το θαλάσσιο πλαγκτόν να απλωθεί στην υδρόγειο, όπως γίνεται σήμερα.

Αυτό, όμως, φαίνεται πως είναι ένα μόνο μέρος της αλήθειας.

Η συσσώρευση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου από τα κυανοβακτήρια διευκόλυνε την ανάπτυξη της βασιζόμενης στο οξυγόνο αναπνοής και τους πολυκύτταρους οργανισμούς, αυτό όμως που παραμένει μυστήριο – όπως ανέφερε ένας από τους συγγραφείς, ο George W. Owttrim – είναι γιατί πήρε τόσο μακρύ χρονικό διάστημα για να συσσωρευτεί το ελεύθερο οξυγόνο μόνιμα στην ατμόσφαιρα μετά την αρχική εξέλιξη των κυανοβακτηρίων. Ενώ τα σωματίδια σιδήρου-πυριτίου θα έχουν επιτρέψει τα πρώιμα κυανοβακτήρια να επιβιώσουν, η υπεριώδης ακτινοβολία θα μπορούσε ακόμη να έχει εμποδίσει την ευρεία ανάπτυξή τους.

«Είναι πιθανό ότι τα πρώιμα κυανοβακτήρια δεν ήταν τόσο παραγωγικά όπως είναι σήμερα λόγω των επιδράσεων της υπεριώδους τάσης», αναφέρει η πρώτη εκ των συγγραφέων της μελέτης Aleksandra M. Mloszewska. «Μέχρι η συσσώρευση επαρκών κυανοβακτηρίων που παράγουν οξυγόνο επιτρέψει να αναπτυχθεί ένα περισσότερο μόνιμο μέσο προστασίας, όπως ένα στρώμα όζοντος, η υπεριώδης τάση μπορεί να έχει παίξει έναν ακόμη πιο σημαντικό ρόλο στην διαμόρφωση της δομής του αρχικού οικοσυστήματος».

Τα νέα ευρήματα – σύμφωνα με την ιστοσελίδα – βοηθούν τους ερευνητές να κατανοήσουν πώς τα πρώτα κυανοβακτήρια επηρεάστηκαν από το υψηλό επίπεδο ακτινοβολίας στην πρώιμη Γη, καθώς και την περιβαλλοντική δυναμική που επηρέασε την ιστορία της οξυγόνωσης της ατμόσφαιράς μας. «Τα ευρήματα αυτά θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως μελέτη περίπτωσης για να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε την δυνατότητα για ανάδυση της ζωής σε άλλους πλανήτες που επηρεάζονται από αυξημένα επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας, όπως για παράδειγμα οι βραχώδεις πλανήτες, μεγέθους Γης, μέσα σε κατοικήσιμες ζώνες κοντινών αστικών συστημάτων ερυθρών νάνων (M-dwarf star systems), όπως τα TRAPPIST-1, Proxima του Κενταύρου, LHS 1140 και Ross 128, μεταξύ άλλων», αναφέρει η Aleksandra Mloszewska.

Πηγή: University of Alberta

Περισσότερα στη δημοσιευμένη μελέτη: UV radiation limited the expansion of cyanobacteria in early marine photic environments. Nature Communications.