Группа геологов из Технологического института Вирджинии обнаружила доказательства, которые могут свидетельствовать о том, что нитраты ответственны за многие процессы в плане эволюции жизни. Выводы группы, недавно опубликованные в журнале Science Advances, показывают увеличение биологически доступного азота в то время, когда морские эукариоты — организмы, клетки которых имеют ядро, — стали доминировать. Сложные эукариотические клетки превратились в многоклеточные организмы, и им приписывают открытие совершенно новой эры жизни на Земле, включая животных, растения и грибы.
«То, где мы сидим сегодня, с жизнью, как она есть на планете, является суммой всех событий, которые произошли в прошлом. И это ключевое событие, когда мы переходим от преимущественно прокариотических экосистем — клеток, которые намного проще, чем те, что есть в наших телах, — к эукариотам. Если бы этого не произошло, нас бы сегодня здесь не было», — сказал соавтор статьи доцент геохимии осадочных пород Бен Гилл.
Предыдущие исследования были сосредоточены на роли фосфора в появлении эукариот, но Джуньяо Канг, докторант кафедры наук о Земле и ведущий автор статьи, интересовался ролью азота в этом событии.
«Эти данные уникальны, потому что данные по изотопам азота практически отсутствуют в период раннего неопротерозоя или между миллиардом и 800 миллионами лет назад», — сказал Канг.
Сотрудничая с Нанкинским университетом в Наджине, Китай, Кан провел два года, работая над тем, чтобы понять, что послужило причиной появления эукариот, с помощью анализа изотопов азота образцов горных пород из Северо-Китайского кратона. Этот регион, где находятся скалы возрастом 3,8 миллиарда лет, когда-то был покрыт океаном.
«У нас были некоторые приблизительные представления о том, когда эукариоты стали экологически успешными», — сказал Шухай Сяо, профессор геобиологии и соавтор статьи. «Они были там в течение долгого времени в сдержанном состоянии, пока около 820 миллионов лет назад не стали многочисленными».
Канг решил, что хочет узнать почему. Он взял данные из образцов горных пород, ввел их в большую базу данных и проанализировал их в более длительном масштабе времени, охватывающем разные географические местоположения.
«Как только мы проделали такую интеграцию и сложили ее в общую картину, мы увидели рост содержания нитратов во времени, что произошло около 800 миллионов лет назад», — сказал Канг.
Совместный международный подход был ключом к связыванию этих новых данных с биологическими событиями, в первую очередь с появлением эукариот.
Гилл и Рэйчел Рид, также геохимик Колледжа наук и соавтор статьи, предоставили критический анализ с использованием ресурсов, в том числе масс-спектрометра в лаборатории стабильных изотопов геонауки в Технологическом институте Вирджинии. Элементный анализатор, соединенный с масс-спектрометром, позволил исследователям извлекать чистый газообразный азот из образцов для анализа.
Гилл специализируется на реконструкции настоящих и прошлых химических циклов на нашей планете. Он сотрудничает с палеонтологами, чтобы изучить записи о жизни, сохранившиеся в геологической летописи, и изучить, какие потенциальные факторы окружающей среды могли способствовать изменениям в жизни на протяжении истории.
Рид, которая обычно сосредотачивает свои исследования на более поздних событиях на Земле, имела особую возможность поделиться своими знаниями по изотопам азота с этими древними окаменелостями.
Фейфей Чжан, геохимик из Нанкинского университета, был четвертым соавтором статьи. Чжан дал представление о том, сколько кислорода было бы доступно в океанах в то время, когда количество нитратов увеличивалось.
Все авторы Технологического института Вирджинии являются аффилированными членами Центра глобальных изменений Института наук о жизни Фралина, а Канг является доктором философии. сотрудник аспирантской программы «Интерфейсы глобальных изменений». Центр объединяет экспертов из разных областей для решения этих сложных глобальных задач и подготовки лидеров следующего поколения.
Сяо, который помогал раскапывать и изучать некоторые из самых древних окаменелостей со всего мира, сказал, что такой тип исследования дает ему надежду на будущие открытия. Члены команды надеются на сотрудничество с НАСА по будущим грантам, таким как программа экзобиологии, поддерживающая их текущие исследования.
Он также благодарит Университетские библиотеки Технологического института Вирджинии за поддержку публикаций в открытом доступе, таких как Science Advances, которые предоставляют проверенный выбор исследований, свободно доступных для читателей.
«Мы можем связать точки изотопного состава азота в древнем прошлом, а затем перейти к следующему шагу и сделать вывод, сколько нитратов было доступно для организмов», — сказал Сяо. «А затем мы связываем это с данными окаменелостей, чтобы показать, что есть связь».
В то время как древние океаны давно исчезли, то, что происходило в древних океанах, записано в горных породах, и изучение этих горных пород обеспечивает связь между историей нашей Земли, настоящим и будущим.
«Геологи смотрят на горные породы по той же причине, по которой биржевые трейдеры смотрят на кривую Доу-Джонса, когда принимают решения о продаже или покупке акций. Геологическая история, записанная в горных породах, дает нам важный контекст о глобальных изменениях в будущем», — сказал Сяо.
Из ядра Земли вытекают материалы, запертые в нём с момента рождения планеты
Наша ранняя Земля была не особо привлекательна: расплавленный шар, покрытый глобальным океаном лавы, извергающий смертоносные газы и подвергающийся бомбардировкам пылающими космическими камнями, оставшимися после бурного и хаотичного рождения нашей Солнечной…
Глубоко под Мексиканским заливом произошел масштабный коллапс жизни
Под поверхностью Мексиканского залива жизнь вымирает. Менее чем за четыре года численность животных в том, что когда-то можно было назвать глубоководной экосистемой, сократилась на 60–85 процентов, что является явно неустойчивым…
Тысячи рукописных документов из архивов раскрывают масштабы потепления в Конго
Для богатых и политически стабильных стран задача ведения и оцифровки климатических данных представляет собой высокотехнологичное предприятие. Однако в Демократической Республике Конго (ДРК) ситуация иная. Большая часть климатических данных по бассейну…
МО: за ночь над регионами РФ сбили 149 украинских БПЛА
Средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили над регионами РФ 149 украинских БПЛА самолетного типа. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными силами ПВО перехвачены…
Шуваев: в Белгородской области за сутки девять человек пострадали при атаках ВСУ
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области 115 раз за прошедшие сутки. В результате ранения получили девять мирных жителей, сообщил губернатор Александр Шуваев в "Максе". "За минувшие сутки ВСУ 115…
Поражены места хранения крылатых ракет и дата-центр в Киеве. Удар ВС РФ по объектам на Украине
Российские войска в результате массированного удара ночью поразили на территории Украины предприятия военной промышленности, объекты хранения крылатых ракет и БПЛА, а также центр обработки данных. Об этом сообщили в Минобороны…
Почему Россия не верит в морское перемирие
Турция продолжает попытки выступить посредником между Россией и Украиной в вопросе безопасности судо...
Физики предлагают новое объяснение того, почему материя пережила Большой взрыв
Тяжелый нейтрино, который физики обычно игнорируют, возможно, на короткое время доминировал в ранней...
Эксперт не исключил также, что существует вероятность, когда при возникновении сочетания некоторых условий могут возникнуть предпосылки для развития того или иного сценария из широкого спектра возможных. Хотя не надо огульно отбрасывать и множенство других потенциальных вариантов.
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".