Жизнь на Земле осваивала редкий металл задолго до людей. Что было 3 млрд лет назад?

Древние организмы осваивали вольфрам, чем кардинально изменили эволюционный процесс.

Международная группа учёных выяснила, что жизнь на Земле начала использовать редкий металл молибден более 3 миллиардов лет назад — задолго до того, как этот элемент стал широко доступен в океанах. Исследование опубликовали в журнале Nature Communications.

Сегодня молибден входит в состав ферментов, которые управляют важнейшими процессами обмена веществ — углеродным, азотным и серным циклами. Без него эти реакции шли бы слишком медленно, чтобы поддерживать устойчивую жизнь. Руководитель лаборатории Бетюль Качар из Университета Висконсин-Мэдисон пояснила, что молибден находится в каталитическом центре ферментов, управляющих ключевыми химическими превращениями. Вопрос о времени его освоения живыми системами — это на самом деле вопрос о том, когда стали возможны главные метаболические стратегии, определившие дальнейшую эволюцию.

Геологические данные показывают, что в древних океанах молибдена было ничтожно мало. Его концентрация начала расти только после того, как микроорганизмы освоили фотосинтез. Это в итоге привело к Великому кислородному событию около 2,45 миллиарда лет назад. До этого учёные думали, что первые организмы использовали похожий металл — вольфрам, а к молибдену перешли позже, когда его стало больше.

Новое исследование опровергает эту версию. Учёные проанализировали, как молибден распределялся в разные геологические эпохи, и восстановили историю его применения древними организмами. Оказалось, что молибден и вольфрам использовались живыми системами одновременно ещё в архейский эон, а не последовательно. Молекулярные данные указывают на период от 3,7 до 3,1 миллиарда лет назад.

Ключевую роль, предположительно, сыграли гидротермальные источники на дне океана. Они способны локально концентрировать разные металлы, в том числе молибден, даже когда в морской воде его очень мало. Эволюция могла "выбрать" молибден за его широкие каталитические возможности — и организмы выработали механизмы его захвата.

Результаты важны и для астробиологии. Они показывают, что жизнь способна адаптироваться к ограниченным ресурсам и использовать доступные элементы неожиданным образом. Это расширяет представления о том, в каких условиях жизнь может существовать на других планетах с другим химическим составом атмосферы и океанов.