מקורם של החיים באנוקסיה, אך אורגניזמים רבים החלו להיות תלויים בחמצן לצורך הישרדות, תוך התפתחות עצמאית של מערכות נשימה מגוונות כדי לרכוש חמצן מהסביבה. מחקר חדש של אוניברסיטת ניוקאסל חשפה מקור חמצן שאולי השפיע על התפתחות החיים לפני הופעת הפוטוסינתזה.
מדענים גילו מנגנון המאפשר לסלעים לייצר מי חמצן תוך כדי תנועה לאורך שבר גיאולוגי.
מי חמצן יכול להיות רעיל לחיים במינונים גדולים, אך הוא גם יכול להיות מקור מועיל של חמצן לחיידקים. לפני התפתחות הפוטוסינתזה, ייתכן שהאספקה הנוספת הזו של חמצן השפיעה על האבולוציה המוקדמת, ואולי אפילו על מקורם, של חיים במסגרות חמות על כדור הארץ הקדום.
באזורים פעילים טקטונית, התנועה של ה קרום כדור הארץ גורם לא רק לרעידות אדמה אלא גם לשברים וסדקים בתת-הקרקע הגובלים במשטחי סלע בעלי תגובתיות גבוהה שיש להם פגמים רבים. הפגמים בסלע החדש שנשבר יכולים לאחר מכן לסנן ולהגיב עם המים.
מדענים דימו את התנאים הללו על ידי ריסוק גרניט, בזלת ופרידוטיט. אלה נוספו לאחר מכן למים בתנאים מבוקרים היטב ללא חמצן בטמפרטורות משתנות.
החקירות הראו כי רמות משמעותיות של מי חמצן, ומכאן, אולי חמצן, הופקו רק בטמפרטורות הקרובות לנקודת הרתיחה של המים. חשוב לציין, הטמפרטורה שבה נוצר מי חמצן חופפת את טווחי הגדילה של כמה מהחיידקים הכי אוהבי חום בכדור הארץ, הידועים בשם היפרתרמופילים, כולל חיידקים אבולוציוניים עתיקים שמשתמשים בחמצן קרוב לבסיס החום. עץ חיים אוניברסלי.
המחבר הראשי ג'ורדן סטון, שערך את המחקר הזה כחלק מהמחקר שלו במדעי הגיאוגרפיה הסביבתיים, אמר: "בעוד מחקרים קודמים העלו שכמויות קטנות של מי חמצן וחומרי חמצון אחרים עלולות להיווצר על ידי לחץ או ריסוק של סלעים בהיעדר חמצן, זהו המחקר הראשון שמראה את החשיבות החיונית של טמפרטורות חמות במקסום ייצור מי חמצן."
החוקר הראשי ד"ר ג'ון טלינג, מרצה בכיר, הוסיף: "מחקר זה מראה שפגמים בסלע כתוש ומינרלים יכולים להתנהג בצורה שונה מאוד מהאופן שבו הייתם מצפים שמשטחים מינרלים 'מושלמים' יותר יגיב. כל התגובות המכנוכימיות הללו צריכות ליצור מי חמצן. לכן חמצן הוא מים, סלעים כתושים וטמפרטורות גבוהות, שהיו כולם נוכחים על כדור הארץ המוקדם לפני האבולוציה של פוטוסינתזה ואשר יכלו להשפיע על הכימיה והמיקרוביולוגיה באזורים חמים ופעילים מבחינה סיסמית שבהם ייתכן שהחיים התפתחו לראשונה."
העבודה נתמכה באמצעות מענקים מהמועצה לחקר הסביבה הטבעית (NERC) וסוכנות החלל הבריטית. פרויקט המשך חדש גדול בראשות ד"ר ג'ון טלינג, במימון NERC, יוצא לדרך כדי לקבוע את המשמעות של מנגנון זה לתמיכה בחיים מתחת לפני השטח של כדור הארץ.
עיון ביומן:
- ג'ורדן סטון, ג'ון או. אדגר, ג'יימי א. גולד וג'ון טלינג' ייצור חמצון מונע טקטוני בביוספרה החמה. תקשורת טבע. DOI: 10.1038 / s41467-022-32129-y
