Nowe badania: żelazo było podstawowym metalem przejściowym w praoceanach Ziemi.

WarsawNajnowsze badania wskazują, że żelazo było pierwszym i jedynym metalem przejściowym używanym przez wczesne formy życia w starożytnych oceanach Ziemi. Naukowcy z Uniwersytetu Michigan, Kalifornijskiego Instytutu Technologii i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles zbadali rolę żelaza we wczesnych procesach biologicznych. Odkryli, że duża ilość żelaza w pradawnych, beztlenowych oceanach sprawiała, iż wczesnym organizmom trudno było wykorzystywać inne metale przejściowe.

Oceany w czasie eonu archaicznego, który trwał od około 4 miliardów do 2,5 miliarda lat temu, zawierały dużo żelaza w postaci Fe(II), które mogło rozpuszczać się w wodzie. Jednak około 2,5 miliarda lat temu miał miejsce ważny proces zwany Wielkim Zdarzeniem Tlenowym. To zdarzenie spowodowało przejście na fotosyntezę tlenową, co zmieniło chemiczny skład oceanów, przekształcając Fe(II) w Fe(III). W wyniku tego żelazo stało się nierozpuszczalne i mniej dostępne dla organizmów żywych.

Główne zagadnienia w tym badaniu to:

• Żelazo było najbardziej obfitym i dostępnym metalem w pierwotnych oceanach Ziemi.
• Wielkie Zdarzenie Tlenowe zmniejszyło dostępność żelaza, zwiększając za to dostępność innych metali.
• Początkowe formy życia prawie wyłącznie polegały na żelazie w funkcjach biologicznych.
• Po okresie natlenienia, życie przystosowało się do wykorzystywania innych metali w różnych funkcjach.

Badania te sugerują, że molekuły wczesnego życia miały ograniczone wybory i często wykorzystywały żelazo do ról, które dziś pełnią inne metale, takie jak cynk, nikiel i mangan. Na przykład, podczas gdy współczesne enzymy głównie korzystają z cynku, dane wskazują, że starożytne enzymy mogły równie skutecznie używać żelaza. Żelazo prawdopodobnie odgrywało kluczową rolę w czasie eonu archaicznego, ponieważ było obfite i wszechstronne.

Zobacz również:

Dzisiaj · 13:15

Nowe kwantowe podejście zwiększa efektywność systemów TPV, przekształcając ciepło w energię elektryczną

Naukowcy zbadali skały i dane chemiczne, aby określić ilość metali w dawnych oceanach. Badania te wykazują, że organizmy mogą dostosowywać się do środowiska, a wykorzystanie różnych metali, zamiast tylko żelaza, mogło pomóc w ewolucji życia na nowe sposoby.

Unikalne właściwości żelaza mogły przyspieszyć wczesną ewolucję. Naukowcy odkryli, że żelazo mogło odgrywać różnorodne role w procesach biologicznych, potencjalnie czyniąc je bardziej efektywnymi. To mogłoby wyjaśniać szybkie przejście od prostych mikrobów do bardziej złożonych form życia po wydarzeniu zwanym Wielkim Zdarzeniem Tlenowym.

Badanie podejmuje również kwestię, że życie potrafi zmieniać i dostosowywać swoją chemię. Enzymy, które obecnie wykorzystują metale inne niż żelazo, mogły wykształcić tę zdolność, ponieważ życie musiało się przystosować do niedoboru żelaza. Kiedy żelazo stało się trudno dostępne, organizmy zaczęły używać innych metali, co doprowadziło do rozwoju nowych sposobów przetwarzania energii oraz stworzenia większej różnorodności form życia.

Badanie to zmienia nasze rozumienie wczesnego zapotrzebowania życia na metale i pokazuje, jak sprawnie systemy biologiczne potrafią przystosować się do zmian chemii środowiska. Dostarcza ono wglądu w to, jak pierwsze formy życia radziły sobie w środowiskach bogatych w metale, co doprowadziło do różnorodności życia, którą obserwujemy dzisiaj.