Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tým vědců z univerzit v Tübingenu a Göttingenu zjistil, že některé minerály s charakteristickými tvary by mohly dokazovat přítomnost bakterií v hydrotermálních průduších (černých kuřácích) v hlubinách oceánu před miliardami let.
Geologické záznamy ukazují, že podmořské horké prameny existují na naší planetě již nejméně 3,77 miliardy let. Vědci se domnívají, že díky extrémně dynamickým fyzikálním a chemickým podmínkám mohly systémy horkých pramenů dát vzniknout složitějším organickým látkám a prvnímu životu na Zemi. Předpokládá se navíc, že podobné systémy by mohly existovat i na jiných tělesech Sluneční soustavy (pod ledem měsíců velkých planet).
Jak připouštějí autoři nové studie, samozřejmě není vždy jasné, zda minerály v horninách vznikají působením živých organismů nebo pouze chemickými a fyzikálními procesy. „Zdokonalujeme se ale v hledání biosignatur a lépe také chápeme, jak se biologicky vzniklé minerály mění v průběhu dlouhých geologických období,“ říká spoluautor výzkumu Eric Runge.
Jedním z obzvláště slibných biosignatur je pyrit, tedy sloučenina železa a síry (FeS2). Pyrit, který se hojně vyskytuje v hydrotermálních průduších na dně oceánů, může vznikat buď přímo, nebo druhotně z minerálu magnetitu, když ten reaguje s tekutinami bohatými na síru. Zásadní je, že se vyskytuje v různých formách.
„V našich analýzách se ukázal jako zvlášť zajímavý pyrit ve své charakteristické kulovité formě, který se svou strukturou podobá malině,“ uvádí další ze spoluautorů práce Andreas Kappler. „V tomto tvaru se ale uspořádal pouze tehdy, když výchozí materiál – magnetit – tvořily bakterie redukující železo.“
Jak známo, bez přítomnosti kyslíku mohou některé bakterie růst a získávat energii tím, že elektrony z potravy nepřenášejí na kyslík, ale na oxidovanou formu železa (FeIII). Železo se tím redukuje a při tom může vznikat magnetit (oxid železnato-železitý Fe3O4); tento proces je v hydrotermálních průduších na dně oceánů rozšířen dnes.
V experimentu nyní výzkumný tým simuloval, jak magnetit chemicky reaguje s tekutinami bohatými na síru. Za tímto účelem použili jak nebiologicky vzniklý magnetit, tak magnetit vytvořený biologicky v bakteriálních kulturách a vystavili je odděleně podmínkám, které panují v extrémních biotopech dnešních bakterií tvořících magnetit v okolí černých kuřáků.
„Pozorovali jsme, že jak nebiologický, tak biologický magnetit se během několika hodin z velké části rozpustily. Naše zkoumání pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu, které jsme prováděli v Tübingen Structural Microscopy Core Facility (TSM), však ukázalo, že krystalové formy produktů přeměny se po několika týdnech výrazně lišily,“ uvádí E. Runge.
„Zatímco při pokusech s nebiologickým magnetitem se tvořily krystaly pyritu rozvětvené a tvarované jako větve stromů, při pokusech s biologickým magnetitem byl pyrit kulovitější.“ Takové kulovité pyrity mohou sloužit jako fosilní důkaz raného bakteriálního života, říká A. Kappler, „zejména v nejstarších horninách vzniklých u horkých pramenů na naší planetě“.
Eric Runge et al, Hydrothermal sulfidation of biogenic magnetite produces framboid-like pyrite, Communications Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01400-z
Zdroj: Univerzity of Tübingen / Phys.org
