Podľa najnovšej štúdie publikovanej v žurnále Nature Geoscience vďačíme za kyslík nielen kyanobaktériam, ale aj spomaleniu rotácie našej planéty. Práve neustále predlžovanie dní, a teda aj svetla na planéte, naštartovalo tieto podivné baktérie k produkcii veľkého množstva kyslíku. Na tému upozornil portál ABCNews.

Siniciam pomohlo spomalenie rotácie

Ako píše portál ScienceAlert, Zem od svojho vzniku neustále spomaľuje svoju rotáciu a predlžuje trvanie dní. Hoci tieto zmeny sú pre človeka neviditeľné, v priebehu niekoľkých miliónov rokov spomaľovanie rotácie naše planéty viedlo k tej azda pre život najdôležitejšej udalosti v histórii.

Tou je tzv. veľká oxidačná udalosť, ku ktorej došlo pred približne 2,4 miliardami rokov. V tomto období modrozelené baktérie známe ako kyanobaktérie alebo sinice, prostredníctvom fotosyntézy dokázali vyprodukovať veľké množstvo kyslíka.

Geologické, izotopické i chemické analýzy naznačujú, že biologicky produkovaný molekulárny kyslík sa začal hromadiť v zemskej atmosfére a zmenil ju z atmosféry prakticky neobsahujúcej žiadny kyslík na atmosféru s dostatkom kyslíka pre vznik zložitého života.

Samozrejme nárast kyslíku v atmosfére neprebehol „zo dňa na deň“. V priebehu približne 400 miliónov rokov sa však atmosféra Zeme stihla dostať na asi desatinu súčasného množstva kyslíka, čo postačovalo na rozvoj ďalšieho života.

NEPREHLIADNI
Zánik života na Zemi príde skôr než sme si mysleli. Planéta stratí atmosféru ešte predtým ako sa vyparia všetky oceány

Rotácia Zeme a množstvo kyslíka v atmosfére spolu úzko súvisia

Podľa mikrobiológa Gregoryho Dicka z University of Michigan, ktorý sa podieľal na novej štúdii, už nie je otázkou ako zemská atmosféra získala svoj kyslík, ale aké faktory viedli k tomu okysličeniu a prečo k nemu došlo práve v tomto období.

Zdá sa však, že i toto pátranie sa blíži ku koncu. Vedcom sa totiž podarilo zistiť, že jedným z hlavných faktorov, ktorý viedol k veľkému okysličeniu atmosféry bolo spomalenie rotácie Zeme. Dôvodom spomaľovania rotácie planéty je pôsobenie slapových síl a vzájomná interakcia s Mesiacom.

Fosílne záznamy ukazujú, že pred 1,4 miliardami rokov mal deň iba 18 hodín. Uvedený fakt spolu s daľšimi stopami naznačuje, že každých 100 rokov sa deň na planéte predĺži približne o 1,8 milisekundy. Práve neustále predlžovanie dňa z pôvodných iba šiestich hodín na súčasných 24, bolo pre sinice kľúčové.

Autori štúdie samozrejme svoje hypotézy overili i v praxi. Konkrétne odborníci urobili niekoľko experimentov a meraní ako v laboratórnych tak i v prirodzených podmienkach. Pri experimentoch im pomohli baktérie podobné tým, aké existovali pred 2,4 miliardami rokov.

Boli teda použité purpurové sinice produkujúce kyslík prostredníctvom fotosyntézy a biele sinice metabolizujúce síru. Obe skupiny siníc vytiahnutých z Hurónskeho jazera z hĺbky približne 24 metrov sa považujú za dnešnú obdobu sinic zodpovedných za veľkú oxidačnú udalosť.

Dlhšie dni viedli k väčšiemu uvoľnovaniu kyslíka

Ako píše portál LiveScience, purpurové a biele sinice počas celého dňa vzájomne súperia. Biele baktérie požierajúce síru a uvoľňujúce síran majú prevahu najmä v ranných a večerných hodinách, (pokrývajú purpurové sinice a bránia ich prístup k svetlu), v čase, keď je svetlo najsilnejšie, vyhrávajú purpurové sinice, pretože tie biele sa pred svetlom ukrývajú.

Keďže purpurovým siniciam nejaký ten čas trvá kým vyprodukujú kyslík, krátke dni celú ich prácu sťažovali. Akonáhle sa však dni začali predlžovať, začal sa predlžovať aj pobyt purpurových siníc na slnečnom svetle a tým pádom bolo aj viac času na produkciu kyslíka. To potvrdili aj nové vedecké experimenty a simulácie, v ktorých vedci modelovali rôzne scenáre produkcie kyslíka.

Okrem toho sa však ukázalo, že akonáhle dĺžka dňa presiahla určitý prah, z tzv. mikrobiálnych „rohoží“ (microbial mats – prostredie s vysokou koncentráciou molekúl kyslíka) sa začalo uvoľňovať do atmosféry (prostredie s nižšou koncentráciou) oveľa viac kyslíku.

Podľa spoluautora štúdie Arjuna Chennuho to znamená, že „množstvo kyslíka uvoľneného z mikrobiálnych rohoží je obmedzené rýchlosťou molekulárnej difúzie“. Jednoducho povedané, hoci sinice za rovnaký čas vyprodukovali rovnako veľké množstvo kyslíku, počas dňa trvajúceho 24 hodín sa z „rohoží“ do atmosféry uvoľní  viac kyslíku ako počas dvoch 12 hodín trvajúcich dní.

„Ukazujeme, že existuje zásadné prepojenie medzi dĺžkou dňa a tým, koľko kyslíka môžu uvoľniť mikróby žijúce na zemi,“ cituje ScienceAlert vyjadrenie Chennuho.

Výsledky vedci začlenili i do globálnych modelov hladín kyslíka a zistili, že spomalenie rotácie Zeme, predlžovanie dní, nesúviselo len s veľkou oxidačnou udalosťou, ale i s druhou významnou udalosťou nazývanou neoproterozoická okysličovacia udalosť. K tej došlo približne pred 550 až 800 miliónmi rokov.

Na záver autori upozorňujú, že ide iba o jednu z možných vysvetlení, ale toto vysvetlenie si nevyžaduje žiadne veľké biologické zmeny.