Жизнь на Земле появилась примерно за миллиард лет до того, как в атмосфере накопилось достаточно кислорода, чтобы дышать. Считается, что докислородные жители архейской эпохи так надышались этим кислородом, что взяли и вымерли. Но нет – американские биологи нашли для вас вполне архейское микробное сообщество, процветающее в одном из озер Южной Америки.
Энергию для своей странной жизни эти микроскопические чудовища добывают из солнечного света с помощью опаснейшего яда – мышьяка. Одна половина сообщества - пурпурные серобактерии - перерабатывают трехвалентный мышьяк в пятивалентный благодаря довольно экстремальному варианту фотосинтеза. А потом их партнеры - мышьяк-редуцирующие бактерии - перерабатывают соединения пятивалентного мышьяка обратно в трехвалентные, извлекая при этом энергию для обмена веществ. Так и живет эта веселая компания уже три с лишним миллиарда лет.
«Самые ранние признаки жизни встречаются в литифицированных микробных матах (микробиалитах), относящихся ко временам, когда кислорода в атмосфере Земли еще не было. Но почему-то в качестве их аналогов сегодня рассматриваются современные «кислородные» бактериальные маты, напоминающие докислородные сообщества разве что морфологически. Однако использование кислорода в жизнедеятельности полностью дисквалифицирует эти современные формы как подходящие модели для понимания условий существования ранней экосистемы Земли, - пишут исследователи в своей работе. - Мы описываем геохимию, цикличность элементов и потенциал литификации микробных матов, которые процветают в стабильно бескислородных условиях насыщенных мышьяком сульфидных вод, питающих сверхсоленое озеро Лагуна-Ла-Брава на севере Чили. Мы считаем, что именно эти бескислородные, мышьяково-серные фототрофные маты являются связующим звеном с археем, поскольку они обитают в условиях мощного ультрафиолетового облучения, обширных колебаний температуры и присутствия щелочных вод комбинированного метеоритного и вулканического происхождения. Эти условия во многом напоминают нашу Землю три миллиарда лет назад.»
Анализ ДНК бактерий, пойманных в Лагуна-Ла-Брава, показал наличие генов, ответственных за использование мышьяка в жизненном цикле. Кроме него чилийские микробы оказались способны добывать энергию и из серы, но мышьяк нравится им больше. Так что жизнь без кислорода не просто возможна, но и вполне себе процветает, по крайней мере в одном отдельно взятом озере.
Статья Modern arsenotrophic microbial mats provide an analogue for life in the anoxic Archean опубликована в журнале Nature Communications Earth & Environment
Doi: 10.1038/s43247-020-00025-2