Być może zawdzięczamy naszą zieloną Ziemię wielkim mrozom, które pokryły całą planetę grubą warstwą lodu 2,3 miliarda lat temu, twierdzą badacze.
Najnowsza teoria głosi, że podczas topnienia tej śnieżnej kuli w pierwszym momencie do oceanów i atmosfery zostały uwolnione silne oksydanty, co zapoczątkowało ciąg wydarzeń, które doprowadziły do powstania morskich organizmów tlenowych oraz fotosyntezy, które obserwujemy obecnie.
Ewolucję wydajnej, opartej na tlenie fotosyntezy trudno jest wyjaśnić. Prymitywne formy życia z trudem gromadziły energię słoneczną, używając jej do odrywania elektronów z siarki i żelaza w pozbawionym tlenu środowisku.
Fotosynteza tlenowa wytwarzająca tlen, która polega na uwalnianiu elektronów z wody, wymaga więcej energii. Ale tlen jest zabójczy dla większości prymitywnego życia na Ziemi. "Pierwsze organizmy, które to robiły, prawdopodobnie ginęły" - mówi Hyman Hartman z MIT w Bostonie.
Więc jak organizmom udało się wykształcić tolerancję tlenu? Hartman i jego zespół postanowili skupić uwagę na nadtlenku wodoru (H2O2). Światło ultrafioletowe pochodzące ze Słońca wytwarza H2O2, gdy pada na wodę.
Obecnie światło słoneczne niszczy nadtlenek, gdy tylko go wytworzy. Jednak, gdy światło ultrafioletowe przenika powierzchnię lodu, niewielkie ilości nadtlenku mogą zostać uwięzione w lodzie na długi czas, twierdzą badacze.
Rzeczywiście, H2O2 został stwierdzony na Europie, lodowym księżycu Jowisza. Bardzo podobna musiała być powierzchnia lodu na pierwotnej Ziemi, gdzie brakowało bogatej w tlen atmosfery i ochronnej warstwy ozonowej.
Odwilż mogła uwolnić nadtlenek do oceanów i atmosfery, stopniowo wydzielając tlen, obliczają badacze. Woda mogła rozcieńczyć w wystarczającym stopniu szkodliwy tlen, aby prymitywne organizmy przetrwały. Te organizmy mogły następnie wykształcić enzymy, które ochraniałyby je przed utleniaczami, uważają członkowie zespołu.
Gdy tylko posiadły te enzymy, komórki mogły rozwinąć fotosyntezę tlenową, która jest bardziej sprawna niż jej wersja beztlenowa. Takie organizmy mogły produkować więcej tlenu uwalnianego do atmosfery.
Ale Jim Kasting z Penn State University w University Park, specjalista w dziedzinie pochodzenia i ewolucji atmosfery ziemskiej, uważa, że ten scenariusz nie brzmi przekonująco. Kluczowym argumentem przeciwko niemu jest obecność steroli w skałach sprzed 2,7 miliarda lat - te związki chemiczne mogą być wytworzone wyłącznie przez żywe komórki w obecności tlenu.
Jeśli oszacowania dotyczące steroli są prawidłowe, a to nie jest bynajmniej pewne, wtedy te skały są datowane o 400 milionów lat wcześniej niż istnienie Ziemi - śnieżki, więc teoria Hartmana jest błędna.
Opracowała: Anna Słota
Źródło: Jeff Hecht, Did snowball Earth's melting let oxygen fuel life?, "NewScientist", 27.11.2006.
