Czy tlen był potrzebny pierwszym organizmom na Ziemi?
Współczesne zwierzęta są tak uzależnione od dostępu do tlenu, że łatwo można by uznać to za warunek konieczny dla naszych przodków. Badania skał bazaltowych z dna oceanicznego wskazują, że wcale tak nie było.
Przez trzy miliardy lat na Ziemi istniały tyko proste organizmy jednokomórkowe. Nagle pojawiły się złożone formy życia. Powszechnie wiadomo, że nie przetrwałyby one dopóki atmosfera (a w konsekwencji powietrze rozpuszczone w oceanie) nie wzbogaciła się w tlen.
Dr Daniel Stolper i dr Brenhin Keller z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley przedstawili dowody sugerujące, że ziemska atmosfera osiągnęła stężenie tlenu charakterystyczne dla dzisiejszego świata między 540 a 420 mln lat temu. Datuje się, że zwierzęta i inne organizmy wielokomórkowe powstały 700-800 mln lat temu.
- Utlenienie głębokiego oceanu i nasza interpretacja tego jako rezultatu wzbogacenia atmosfery tym pierwiastkiem było dość późnym wydarzeniem w kontekście historii Ziemi. Nasze badania wskazują, że powstanie wczesnych zwierząt, którym tlen był potrzebny do przeprowadzania metabolizmu, mogło zaistnieć w świecie z atmosferą, która miała stosunkowo niski poziom tlenu w porównaniu do dzisiaj - powiedział Stolper.
Tlen jest wysoce reaktywny, więc dopóki jest uwalniany, łączy się ze skałami. W związku z tym wczesna atmosfera Ziemi nie zawierała prawie żadnych z kluczowych gazów, ograniczając opcje energetyczne dla wczesnych form życia.
Kiedy pierwsze mikroorganizmy zaczęły uwalniać tlen do atmosfery, reagował on z otoczeniem zamiast indukować długotrwały wzrost stężenia tego pierwiastka w atmosferze. Około 2,5-2,3 mld lat temu organizmy fotosyntetyczne zaczęły szybciej uwalniać tlen niż mógł reagować, co możemy wykryć w skałach z tamtej epoki.
Poziom tlenu w atmosferze nadal był za niski, by osiągnąć poziom głębokiego oceanu. Trudno ustalić momenty kolejnych wzrostów stężenia tlenu. Stolper i Keller opracowali modele, które wskazują, że do głębokich warstw oceanów powietrze dotarłoby tylko wtedy, gdy stężenie atmosferyczne tlenu osiągnęło ok. 3-10 proc. Żelazo w skałach uformowanych z podwodnych erupcji wulkanów zaczęło się utleniać 541-420 mln lat temu, co uważa się za bardzo wiarygodny moment oksydacji oceanów.
