Живые организмы могли «дышать» мышьяком до того, как на Земле появился кислород

Миллиарды лет назад, задолго до того, как кислород стал распространённым, печально известный ядовитый мышьяк мог быть тем соединением, которое вдохнуло новую жизнь в нашу планету. В чилийской пустыне Атакама, в месте под названием Лагуна Ла Брава, ученые изучали пурпурную ленту фотосинтезирующих микробов, обитающих в гиперсоленом озере, где постоянно нет кислорода.

«Я работаю с микробными матами около 35 лет. Это единственная система на Земле, где я смог найти микробный мат, существующий при абсолютном отсутствии кислорода», — геолог Питер Вишер из Университета Коннектикута.

Микробные маты, которые превращаются в строматолиты, были в изобилии на Земле по крайней мере 3,5 миллиарда лет, однако в течение первого миллиарда лет их существования у этих образований не было кислорода для фотосинтеза. Как эти формы жизни выжили в таких экстремальных условиях, до сих пор неизвестно, но, изучая строматолитов и экстремофилов, живущих сегодня, исследователи выявили несколько возможных вариантов такого существования.

В то время как железо, сера и водород уже давно предлагались в качестве возможных заменителей кислорода, только после открытия «арсенотрофии» (Arsenicum — мышьяк, trophy — суффикс, обозначающий питание) в гиперсоленых озерах Сирлс и Моно в Калифорнии, мышьяк также стал возможным претендентом. С тех пор строматолиты формации Тумбиана в Западной Австралии показали, что улавливание света и мышьяка когда-то было действенным способом фотосинтеза в докембрийском периоде — чего нельзя сказать о железе или сере.

Только в прошлом году исследователи обнаружили в Тихом океане многочисленную форму жизни, которая также дышит мышьяком. Даже формы жизни в Ла Брава очень похожи на пурпурную серную бактерию под названием Ectothiorhodospira sp., которая недавно была обнаружена в богатом мышьяком озере в Неваде и которая фотосинтезирует, окисляя арсенит (неорганическое химическое соединение, имеющее в своём составе кислородсодержащие ионы мышьяка в степени окисления +3) в другую форму — арсенат.

Необходимы дополнительные исследования, чтобы проверить, могут ли микробы Ла Брава метаболизировать ли также арсениты. Впрочем, уже сейчас первоначальные исследования демонстрируют, что вода, окружающая эти маты, насыщена сероводородом и мышьяком. Если авторы правы, и микробы Ла Брава действительно «дышат» мышьяком, эти формы жизни будут первыми, кто делают это в постоянно и полностью бескислородном микробном мате, подобном тому, что мы ожидаем в докембрийской среде.

Таким образом, эти маты — отличная модель для понимания некоторых из возможных ранних форм жизни на нашей планете.

В то время как геномные исследования показывают, что маты Ла Брава обладают инструментами для метаболизма мышьяка и серы, авторы говорят, что их эффективность преобразования арсената выше, чем эффективность преобразование сульфата. Несмотря на это, они говорят, что есть веские доказательства того, что оба метода существуют, и этого было бы достаточно для поддержания обширных микробных матов в первые дни жизни на Земле.

Если команда права, то учёным, возможно, придется расширить наши поиски форм жизни в другом месте.

«В поисках доказательств существования жизни на Марсе [ученые] будут искать железо, и, вероятно, им следует искать также и мышьяк», — говорит Вишер.

Арсениты в действительности оказались большим, чем просто ядом.

Узнайте, как впервые были обнаружены организмы, питающиеся вирусами.