Літопис Землі. Планета витратила 500 млн років, щоб створити ідеальні умови для розвитку життя

Історія Землі налічує понад 4,5 мільярда років, і на початку свого шляху наша планета зовсім не була такою, якою ми її знаємо сьогодні. Атмосфера, океан і життя на планеті взаємодіяли протягом останніх понад 500 мільйонів років таким чином, щоб створити ідеальні умови для процвітання життя, пише PHYS.org.

У новому дослідженні міждисциплінарна група вчених підготувала перспективну статтю про цю коеволюційну історію нашої планети. За словами провідного автора статті, професора геохімії Сиракузького університету Цзунлі Лі, одним з основних завдань їхньої роботи було підсумувати найважливіші відкриття про вуглекислий газ і кисень в атмосфері та океані за останні 500 мільйонів років.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Автори дослідження розглянули, як фізичні зміни впливали на еволюцію життя в океані. Однак цей процес, по суті, являє собою "вулицю з двостороннім рухом". Еволюція життя на Землі також справила свій вплив на хімічне середовище, а тому вчені прагнули зрозуміти, як побудувати придатну для життя Землю протягом тривалого часу.

Команда із Сиракузького університету, Оксфордського університету та Стенфордського університету досліджувала складні зворотні зв'язки між стародавніми формами життя, включно з рослинами та тваринами, і хімічним середовищем у поточному фанерозої, який почався приблизно 540 мільйонів років тому.

Близько 500 мільйонів років тому рівень вуглекислого газу в атмосфері Землі був високим, а кисню — низьким. Таке середовище було б екстремальним для багатьох сучасних організмів. Однак морські водорості поліпшили ситуацію — вони поглинали вуглекислий газ із земної атмосфери й зв'язували його в органічну речовину, а також виробляли кисень за допомогою фотосинтезу.

За словами професора Лу, здатність тварин жити в океані фактично залежала від рівня кисню у воді. У своїй роботі вчений зосередився на тому, щоб зрозуміти де і коли рівень кисню в океані міг підвищуватися і знижуватися протягом фанерозою. Для цього команда використовувала геохімічні проксі та модельне моделювання.

Водночас співавтор дослідження, професор наук про Землю і планети в Стенфордському університеті Джонатан Пейн, порівняв передбачувані метаболічні потреби стародавніх тварин із місцями, де вони мешкали та зникали в літописі скам'янілостей.

Оскільки фотосинтетичні водорості видаляли атмосферний вуглець в осадові породи, щоб знизити рівень вуглекислого газу і підвищити рівень кисню, ферменти водоростей стали менш ефективними у фіксації вуглецю. Унаслідок цього їм довелося створити складніші способи фотосинтезування, що вимагають нижчого рівня вуглекислого газу і вищого рівня кисню. Стародавнім водоростям все ж вдалося досягти цього, створивши внутрішні відсіки для фотосинтезу з контролем над хімією.

За словами співавторки дослідження, професорки геології в Оксфорді Розалінд Рікабі, дивовижним видається те, що ці поліпшення ефективності фотосинтезу, ймовірно, розширили хімічну оболонку населеності для багатьох форм життя. Простими словами, стародавні фотосинтезатори повинні були адаптуватися до змін у фізичному середовищі, яке вони самі створили

Раніше Фокус писав про те, що вчені стверджують, що життя на Землі зародилося інакше, ніж ми думаємо.