Роль анаэробных карбоксидотрофов недооценивается

Экзотические бактерии, которые не зависят от кислорода, возможно, сыграли важную роль в определении состава ранней атмосферы Земли.

К такому выводу пришёл Альберт Колман из Чикагского университета (США) после изучения горячих источников камчатского вулканического кратера. Он обнаружил, что местные бактерии и производят, и одновременно потребляют окись углерода.

Г-н Колман с 2005 года работал в составе российско-американской группы, которую интересовали микробиология и геохимия кальдеры вулкана Узон. Внимание учёных поглотили анаэробные карбоксидотрофы, которые пользуются оксидом углерода не только для питания, но и в качестве источника углерода для производства клеточного материала. В результате выделяется водород - компонент ряда альтернативных видов топлива (вот чем так интересны эти бактерии учёным). Данные микроорганизмы могут также пригодиться для очистки некоторых промышленных газовых выбросов.

Как ни парадоксально, выяснилось, что бóльшая часть окиси углерода поступала в распоряжение карбоксидотрофов благодаря не выделению вулканических газов, а работе микробного сообщества.

Считается, что в ранней атмосфере Земли почти не было кислорода, но содержалось относительно большое количество диоксида углерода и метана. Затем в ходе так называемого Великого окисления (2,5-2,3 млрд лет назад) доля кислорода в атмосфере выросло с исчезающе малых до умеренно низких показателей.

"Это привело к более широкой диверсификации метаболических систем и позволило в дальнейшем концентрации кислорода подняться до уровня, достаточно высокого, чтобы поддерживать существования животных", - отмечает г-н Колман. То, каким образом микроорганизмы обрабатывали окись углерода, могло повлиять на химию атмосферы и климат Земли, бытовавшие до кислородной катастрофы.

Предыдущее компьютерное моделирование показало, что единственный средством образования угарного газа в атмосфере могло служить расщепление молекул углекислого газа под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца, тогда как примитивная биосфера занималась только лишь удалением окиси углерода из приповерхностной атмосферы. В результате этого вещества там было очень мало.

"Наша работа свидетельствует о том, что микробное сообщество ошибочно рассматривать в качестве односторонней среды, работавшей только на поглощение окиси углерода", - говорит г-н Колман. Его расчёты предполагают, что атмосферный уровень угарного газа достигал тогда почти 1% (в десятки раз выше сегодняшнего показателя). Это в свою очередь повлияло на концентрацию атмосферного метана, мощного парникового газа, с определёнными последствиями для глобальной температуры.

Кроме того, столь высокая концентрация окиси углерода должна была оказать эволюционное давление, ибо она токсична для многих микроорганизмов, которым пришлось бы приспосабливаться.

Подготовлено по материалам Чикагского университета.