Летопись Земли. Планета потратила 500 млн лет, чтобы создать идеальные условия для развития жизни

История Земли насчитывает более 4,5 миллиарда лет, и в начале своего пути наша планета вовсе не была такой, какой мы ее знаем сегодня. Атмосфера, океан и жизнь на планете взаимодействовали в течение последних более 500 миллионов лет таким образом, чтобы создать идеальные условия для процветания жизни, пишет PHYS.org.

В новом исследовании междисциплинарная группа ученых подготовила перспективную статью об этой коэволюционной истории нашей планеты. По словам ведущего автора статьи, профессора геохимии Сиракузского университета Цзунли Ли, одной из основных задач их работы было суммировать самые важные открытия об углекислом газе и кислороде в атмосфере и океане за последние 500 миллионов лет.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Авторы исследования рассмотрели, как физические изменения влияли на эволюцию жизни в океане. Однако этот процесс, по сути, представляет собой "улицу с двусторонним движением". Эволюция жизни на Земле также оказала свое воздействие на химическую среду, а потому ученые стремились понять, как построить пригодную для жизни Землю в течение длительного времени.

Команда из Сиракузского университета, Оксфордского университета и Стэнфордского университета исследовала сложные обратные связи между древними формами жизни, включая растения и животных, и химическую среду в текущем фанерозое, который начался примерно 540 миллионов лет назад.

Около 500 миллионов лет назад уровень углекислого газа в атмосфере Земли был высоким, а кислорода — низким. Такая среда была бы экстремальной для многих современных организмов. Однако морские водоросли улучшили ситуацию — они поглощали углекислый газ из земной атмосферы и связывали его в органическое вещество, а также производили кислород посредством фотосинтеза.

По словам профессора Лу, способность животных жить в океане фактически зависела от уровня кислорода в воде. В своей работе ученый сосредоточился на том, чтобы понять где и когда уровень кислорода в океане мог повышаться и понижаться в течение фанерозоя. Для этого команда использовала геохимические прокси и модельное моделирование.

В то же время соавтор исследования, профессора наук и Земле и планетах в Стэнфордском университете Джонатан Пейн, сравнил предполагаемые метаболические потребности древних животных с местами, где они обитали и исчезало в летописи окаменелостей.

Поскольку фотосинтетические водоросли удаляли атмосферный углерод в осадочные породы, чтобы снизить уровень углекислого газа и повысить уровень кислорода, ферменты водорослей стали менее эффективными в фиксации углерода. В результате им пришлось создать более сложные способы фотосинтезирования, требующие более низкого уровня углекислого газа и более высокого уровня кислорода. Древним водорослям все же удалось достичь этого, создав внутренние отсеки для фотосинтеза с контролем над химией.

По словам соавтора исследования, профессора геологии в Оксфорде Розалинд Рикаби, удивительным кажется то, что эти улучшения эффективности фотосинтеза, вероятно, расширили химическую оболочку обитаемости для многих форм жизни. Простыми словами, древние фотосинтезаторы должны были адаптироваться к изменениям в физической среде, которую они сами создали