Sciencemag.cz
Doporučujeme
Komplexní život na Zemi vznikl s mitochondriemi a kyslíkem, jenže vše může být ještě komplikovanější a záviset kupodivu třeba i na tom, jak se prodlužovala délka pozemského dne.
První fotosyntetizující organismy se mohly objevit už před 4 nebo 3,5 miliardami let, před 3,5 miliardami podle všeho již existovala i fotosyntéza produkující kyslík v podobě, jaká převládá dnes. Přesto se ale kyslíková atmosféra a prokysličený oceán, které zřejmě přímo souvisejí se vznikem složitějšího života, vytvořily až mnohem později, o více než miliardu let (přitom asi tak před 2 miliardami let bylo dosaženo dočasného maxima, k dalšímu růstu pak došlo až koncem prekambria).
Proč tak dlouhá prodleva? Vysvětluje se to různě. Fotosyntetizujícím sinicím trvalo docela dlouho, než dokázaly kyslíkem „otrávit“ konkurenční archea (metanogeny apod.) a vytlačit je do exotických prostředí, teprve poté převládly a mohly produkovat více kyslíku a jeho hladina vzrostla skokem. Jako ještě obvyklejší, standardnější výklad se také uvádí, že vznikající kyslík se nejprve spotřebovával na oxidaci železa a magnanu v oceánech (vrstvy páskových rud) a teprve po spotřebování rozpustných redukovaných sloučenin se mohl začít hromadit volný kyslík. Nová studie dává ale vzestup kyslíku do souvislosti ještě s jiným, zdánlivě nesouvisejícím jevem, a to sice s prodlužováním pozemského dne. Delší den mohl totiž znamenat podstatně „výkonnější“ fotosyntézu, alespoň podle modelů.
Na základě již známých modelů předpokládáme, že Měsíc byl původně Zemi mnohem blíže a ta se otáčela rychleji než dnes. Před 3,5 miliardami let mohl mít pozemský den jen asi 10 hodin, současná délka se ustavila asi před 700 miliony let. Důležité má ale být, že délka dne se (PH: kupodivu, ještě jsem nečetl) neměnila stabilně, ale spíše skokově, před 2,4 miliardami let se zvedla na asi 21 hodin. Přitom křivky délky dne a koncentrace kyslíku rostou jakoby ve stejnou dobu. Upozornila na to již v roce 2016 Judith Klatt, biogeochemička působící nyní na Max Planck Institute for Marine Microbiology.
Jako postdoktorandka na Michiganské univerzitě v Ann Arbor studovala poté Klatt mikrobiální rohože rostoucí na sedimentech v propadlině Middle Island v Huronském jezeře. Tam je voda dostatečně mělká na to, aby sinice měly dostatek slunečního světla pro fotosyntézu. Voda s nedostatkem kyslíku a sirné plyny vyvěrající ze dna jezera vytvářejí anoxické podmínky, které by mohly připomínat ranou Zemi.
Potápěči odebírali vzorky mikrobiálních povlaků a v nich se pak stanovovalo množství kyslíku, které mikroorganismy uvolňovaly při různých délkách dne simulovaných halogenovými lampami. Čím déle byly povlaky vystaveny světlu, tím více plynu uvolňovaly. V noci samozřejmě sinice kyslík zase dýchají a noc celkově trvá stejně dlouho jako den, nicméně úhrnná bilance kyslíku má na délce dne záviset.
Otázka je, nakolik se z pokusu dá odvozovat historie celé Země. Např. kyslík samozřejmě neprodukovaly pouze organismy žijící v povlacích, ale i ty volně se vznášející ve vodě.
Klatt, J.M., Chennu, A., Arbic, B.K. et al. Possible link between Earth’s rotation rate and oxygenation. Nat. Geosci. (2021). https://doi.org/10.1038/s41561-021-00784-3
Zdroj: Science, doi:10.1126/science.abl7415
Poznámky PH:
Jak si to celé představit? Dejme tomu zapnout fotosyntézu nějaký čas trvá, takže čím rychleji se střídá světlo/tma, tím bude produkce kyslíku méně efektivní?
Také si lze představit ještě jiný mechanismus; je tu také prostředí oceánů. Čím kratší den, tím blíže Měsíc, tím bouřlivější přílivy a odlivy, které budou decimovat život v mělkých vodách na pobřeží. I kvůli tomu by pak mohla být celková produkce kyslíku fotosyntézou nižší, je-li den kratší?
Nemyslím si, že každodenní zapnutí fotosyntézy by mělo být nějak relevantní. Odhadoval bych to na minuty. Možná deset, ale ne snad desítky. I když jak to šlapalo před miliardami let..??
nebo třeba normalne fotosynteza hure fungovala za sera, vice prechodu znamenalo celkem mene jasneho dne. ale nevim, prijde mi to cele dost divne. (ostatne jsem si i myslel, ze Mesic se od Zeme vzdaloval plynule, totez pak zmena delky dne…?)