Około 2,3 miliarda lat temu, Ziemia byłby dla nas nie do poznania. W tym czasie starożytne mikroorganizmy były dominującą formą życia; Nie było zwierząt, życia roślin, a na pewno żadnych ludzi.
Ale coś się zmieniło. Cyanobakteria produkująca tlen Świetne zdarzenie utleniania (Goe), który wprowadził atmosferyczny tlen na naszą planetę i pozwolił, aby życie, jakie znamy, rozkwitnie. Jednak w przypadku starożytnych mikroorganizmów wydarzenie powinno być śmiercią. Tlen był dla nich toksyczny – ale jakoś się dostosowali i przeżyli.
Nowe badania z Earth-Life Science Institute w Institute of Science Tokyo sugerują, że ekosystemy bogate w żelazo odegrały rolę w wypełnianiu luki między tym obcym światem a naszą nowoczesną planetą wypełnioną tlenem. Wygląda na to, że dowody leżą w Hot Springs w Japonii.
Badanie, prowadzone przez absolwenta badacza Fatimę Li-Hau i nadzorowane przez profesora Shawna McGlynna, koncentrowało się na pięciu gorących źródłach w Japonii bogate w żelazo żelazne, niski poziom tlenu, z prawie neutralnym pH. Ten skład chemiczny odzwierciedla skład oceanów Ziemi w czasie goe
„Te gorące sprężyny bogate w żelazo stanowią unikalne naturalne laboratorium do badania metabolizmu drobnoustrojów w wczesnych warunkach podobnych do Ziemi podczas późnego przejścia Archeana do wczesnego proterozoicznego, oznaczonego przez wielkie zdarzenie utleniania”-powiedział McGlynn w a oświadczenie. „Pomagają nam zrozumieć, w jaki sposób prymitywne ekosystemy drobnoustrojów mogły zostać ustrukturyzowane przed wzrostem roślin, zwierząt lub znaczącego tlenu atmosferycznego”.
W tych gorących źródłach zespół odkrył kwitnące społeczności drobnoustrojów, które przypominają te starożytne ekosystemy przejściowe. W czterech z pięciu miejsc dominowały mikroaerofilowe bakterie utleniające żelazo, podczas gdy cyjanobakterie pojawiły się w mniejszej liczbie. Analiza metagenomiczna ujawniła, że drobnoustroje, które metabolizowane żelazo były również w stanie metabolizować tlen wytwarzany jako marnotrawstwo przez cyjanobakterie podczas fotosyntezy.
„Pomimo różnic w geochemii i składu drobnoustrojów w różnych miejscach, wyniki pokazują, że w obecności żelaza żelaza i ograniczonego tlenu, społeczności mikroaerofilowych utlenianych żelaza, fototrofy i beztleniowe, konsekwentnie współistniejące i podtrzymują niezwykle podobne i kompletne cykli biogeochemiczne.
Analiza metagenomiczna ujawniła również, że te społeczności mikroorganizmów prowadzą cykle węgla i azotu w ramach procesów biologicznych. Co ciekawe, naukowcy odkryli także częściowy cykl siarki – ale gorące źródła miały bardzo niewiele związków siarkowych do wspierania takiej aktywności. Jest zatem możliwe, że drobnoustroje wykonują „tajemniczy” cykl siarki, którego jeszcze nie rozumiemy.
Odkrycia te oferują nowe okno na to, jak życie dostosowało się podczas jednego z największych przejść na Ziemi – i promują dalsze badania społeczności mikroorganizmów żyjących w gorących źródłach. „Rozumiejąc nowoczesne środowiska analogowe, przedstawiamy szczegółowy obraz potencjału metabolicznego i składu społeczności istotnego dla warunków wczesnych Ziemi”, mówi Li-Hau.
Badania zostały opublikowane w wydaniu czasopisma 2025 Mikroby i środowisko.
