Кто окислил железо?

Считается, что примерно 2,7 миллиарда лет назад жившие в океане цианобактерии научились добывать кислород из воды и солнечного света, а спустя еще примерно 300-400 миллионов лет кислород начал накапливаться в земной атмосфере. Однако результаты недавнего исследования, возможно, заставят уточнить эту гипотезу.

Гипотеза о появлении кислорода в атмосфере основана прежде всего на изучении минеральных отложений, известных как полосчатые железорудные формации, ПЖФ (в них чередуются слои — полоски — оксида железа и кварца). Предполагается, что слои оксида железа в этих древних формациях не могли появиться иначе как в результате взаимодействия железа с кислородом, производившимся цианобактериями. Этим же объясняется и разрыв между появлением цианобактерий и заметным накоплением кислорода в атмосфере: кислород, вырабатывавшийся с помощью фотосинтеза цианобактериями, попав в атмосферу, мгновенно вступал в реакцию с растворенным в океане железом. В конечном итоге на дне океанов образовались огромные залежи гематитов (Fe2O3) и магнетитов (Fe3O4).

Однако некоторые ученые призывают не сбрасывать со счетов и другую возможность происхождения ПЖФ. В 90-е годы прошлого века немецкие исследователи обнаружили, что пурпурные бактерии — микроорганизмы, появившиеся еще раньше, чем цианобактерии — способны окислять железо без участия кислорода (в ходе анаэробного фотосинтеза, используемого ими для получения энергии из света и двуокиси углерода). А если так, то получается, что слои оксида железа в ПЖФ уже не могут выступать в качестве надежного доказательства наличия в древней атмосфере кислорода.

Недавние опыты, проведенные специалистами из Калифорнийского технологического института, немецкого Университета Тюбингена и канадского Университета Альберты, подтвердили тот факт, что слои оксида железа в ПЖФ на самом деле могли появляться в результате деятельности пурпурных бактерий. Клаудия Паскуэро (Claudia Pasquero) из Калифорнийского института определила даже толщину слоя пурпурных бактерий, который был бы необходим для полного окисления проходивших через него частиц железа. Ее расчеты показали, что она должна составлять около 17 метров (сейчас бактериальные слои такой толщины можно найти, например, в Черном море).

«Суть вопроса в том, как именно произошли ПЖФ, — говорит Диана Ньюман (Dianne Newman) из Калифорнийского института. — Считается, что ПЖФ отражают историю появления кислорода на Земле, но это может быть справедливо по отношению не ко всем из них».

В данный момент ученые заняты поиском биомаркеров, которые позволили бы надежно отличать ПЖФ, появившиеся под воздействием разных типов бактерий, говорится в пресс-релизе Калифорнийского института.