Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pozemské živé organismy jsou přímo závislé na přísunu dusíku. Dusík je sice přítomný i ve formě dále využitelných anorganických solí, ovšem plošně dostupný atmosférický dusík dokáže fixovat jen relativně málo organismů. A těžko čekat, že by se fixace dusíku objevila hned při vzniku života (navíc někde u hlubokomořských vývěrů).
Takže – jak to bylo s bilancí dusíku na počátku života?
Vědci nyní za tímto účelem zkoumali koloběh dusíku v dávných stromatolitech, tj. sedimentárních horninách organického původu.
Analyzovali horniny staré přibližně 2,7 miliardy let obsahující odumřelé zbytky různých mikroorganismů. Nedotčené a nezvětralé horniny rozemleli na jemný prášek a v něm změřili poměr izotopů dusíku.
Pomocí měření poměru 15N/14N vědci zjistili, že na rozdíl od moderních stromatolitů nebyl organický materiál dávných stromatolitů závislý pouze na biologické fixaci plynného dusíku sinicemi. Jinak řečeno, poměr byl odlišný. Předpokládáme-li, že podoba fixace dusíku z atmosféry se nezměnila, pak dusík musel mít (alespoň zčásti) jiný původ. Shrnuto, výsledky studie poukazují na dodatečný příjem dusíku, který do biosféry přicházel ve formě rozpuštěného amoniaku.
„Nejpravděpodobnějším zdrojem amoniaku je hydrotermální aktivita na mořském dně,“ říká Michelle Gehringer z Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau.
U hydroermálních průduchů bylo dusíku v podobě amoniaku celkem dostatek, takže vznikající život nebyl závislý na jeho biologické fixaci. Mohl díky tomu vzkvétat jak v hlubokomořském prostředí, tak i v mělké vodě.
Další otázkou je, co z toho vyplývá pro možnost života pozemského typu ve vesmíru. Hydrotermální aktivita je nejspíš celkem běžná, takže ani eventuální život ve „světech pod ledem“ by s nedostatkem dusíku nemusel mít zásadnější problém.
Ashley N. Martin et al, Anomalous δ15N values in the Neoarchean associated with an abundant supply of hydrothermal ammonium, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57091-3 A.N.
Nicola Wannicke et al, Exploring the influence of atmospheric CO2 and O2 levels on the utility of nitrogen isotopes as proxy for biological N 2 fixation, Applied and Environmental Microbiology (2024). DOI: 10.1128/aem.00574-24
Martin et al, Mechanisms of nitrogen isotope fractionation at an ancient black smoker in the 2.7 Ga Abitibi greenstone belt, Canada, Geology (2024). DOI: 10.1130/G51689.1
Zdroj: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámky:
Asi to těžko mohlo být při vzniku života jinak (někde se dusík brát musel, enzymy pro fixaci ještě neexistovaly), respektive v čem je novinka?
Leda snad – nemohla atmosféra dávné Země i přímo obsahovat trochu amoniaku, který by pak byl dostupný pro živé organismy? (Což se ale dnes spíše nepředpokládá…)
Otázkou ovšem je časová posloupnost jednotlivých kroků. Předpokládáme, že první organismy na Zemi fotosyntézu neprováděly. Pak následovala fotosyntéza negenerující kyslík. V čase x (kdy ale?) se objevily organismy provádějící kyslíkovou fotosyntézu. Kdy na této škále se objevila schopnost fixovat atmosférický dusík? A jaký je vůbec příslušný evoluční „stromeček“ (fixaci oxidu uhličitého i dusíku současně provádějí pouze sinice a jim příbuzné bakterie?).
