dagens klimatförändringar håller inte ett ljus för den kemiska krigföring som utkämpades på jorden för mer än 2 miljarder år sedan.
innan växter upptäckte fotosyntesens kraft överlevde encelligt liv på kemikalier, inte solljus, brinnande genom väte, metan och svavel, bland andra smaskiga föreningar. Dessa ”anaerober” som lever utan syre förgiftades när blågröna alger kallade cyanobakterier utvecklade fotosyntes och började andas ut syre. Den mycket reaktiva gasen kombineras med metaller och proteiner i anaeroba celler och dödar dem. Men cyanobakterier blomstrade, förvandlade solljus till socker och utsöndrade syre som avfall.
syrehalterna i stenar stiger plötsligt från och med 2,5 miljarder år sedan — en spik som kallas ”Great Oxidationshändelsen.”Hoppet hölls länge som bevis för när cyanobakterier utvecklade fotosyntes. Men en studie som publicerades idag (23 Mars) i tidskriften Nature Geoscience förenar en växande mängd data som tyder på att de tidigaste solälskarna dök upp långt före denna syrespik.
många forskare tror nu att de första fotosyntetiska organismerna bodde på jorden för 3 miljarder år sedan. Och som konståterställare som hittar en dold bild under en gammal Mästermålning, upptäcker dessa forskare en ny bild av jordens första andetag.
tungmetaller
i den nya studien analyserade Yale University geokemist Noah Planavsky och hans kollegor nivåer av molybden och järn i 2, 95 miljarder år gamla stenar från Sydafrika. Klipporna låg i vatten, i en grund havsmiljö nära stranden. Metallerna fungerar som markörer för fotosyntes. Molybden isotoper, eller element med samma antal protoner men ett annat antal neutroner, spåra manganoxidation, en process som kräver höga nivåer av syre, Planavsky sa.
de kemiska spåren i klipporna, från Pongola-supergruppen, indikerar att cyanobakterier producerade syre i havets ytvatten, sade Planavsky. ”Vår studie säger att det fanns lokaliserad cyanobakteriproduktion i oceanerna”, sa han till Live Science ’ s Our Amazing Planet.
i en annan ny studie, även på Sydafrikas Pongolastenar, tittade forskare på kromisotoper för att uppskatta atmosfäriska syrenivåer för 3 miljarder år sedan. Resultaten tyder på att atmosfäriskt syre var cirka 100 000 gånger högre än vad som kunde förklaras av icke-biologiska kemiska reaktioner, enligt forskningen, publicerad September. 26, 2013, i tidskriften Nature.
” de två studierna är ganska komplementära, ” sade Planavsky. ”Vi tillhandahåller oberoende bevis på förekomsten av cyanobakterier. Vi spårar ytprocesser och de spårar markprocesser.”
men Woodward Fischer, en geobiolog vid Caltech i Pasadena, Calif., varnar för att spårmetallteknikerna behöver ytterligare validering. Båda analysmetoderna är ungefär ett decennium gamla och testas i extremt gamla stenar. ”Kvaliteten på våra tolkningar som härrör från dem är fortfarande lite osäker”, säger Fischer, som inte var inblandad i någon studie. ”I all rättvisa förstår vi inte molybden och kromcykeln idag.”
som kom först?
när mer känsliga tekniker dyker upp för att kika in i djup tid har en ny debatt dykt upp: pumpade mikrober vår planets första andetag, eller drev miljöförändringar planeten till syrerikedom?
nya bevis tyder på att syrenivåer tog en berg-och dalbana i 500 miljoner år mellan när de första cyanobakterierna utvecklades fotosyntes och den stora Oxidationshändelsen. Det är en lång tid för livet-det är ungefär samma som tiden mellan jordens första trilobiter och människor.
vissa forskare tror att jorden själv spelade en roll för att öka syrenivåerna när kontinenterna växte i storlek. Erosion av skorpan och vulkanernas förändrade natur — större kontinenter betyder mer landbaserade utbrott som spyr ut gas i atmosfären, snarare än undervattens Blaster. Dessa geologiska Skift kunde ha drivit jordens atmosfär mot syre i samförstånd med cyanobakterierna.
” det som verkligen är spännande med detta är den relativa rollen som biologisk utveckling kontra geologisk utveckling i de viktigaste vändpunkterna i jordens historia”, sa Planavsky. ”Det är det som driver vår forskning.”
maila Becky Oskin eller följ henne @ beckyoskin. Följ oss @OAPlanet, Facebook och Google+. Originalartikel på Live Science ’ s Vår fantastiska Planet.
Senaste nytt