Ученые давно размышляли о том, почему виды животных не начали процветать раньше, когда поверхность Земли покрылась достаточным количеством кислорода. Животные начали процветать в конце протерозойского периода, около 800 миллионов лет назад, но как насчет миллиарда лет до этого, когда большинство исследователей считают, что кислорода тоже было много??
Ну, кажется, тогда воздух был не так уж хорош, в конце концов.
В исследовании, опубликованном в октябре. 30 в науке, Йельский исследователь Ноа Планавски и его коллеги обнаружили, что уровень кислорода в период «скучного миллиарда» составлял всего 0.1% от того, что они есть сегодня. Другими словами, атмосфера Земли не могла поддерживать разнообразие существ, независимо от того, какие генетические достижения должны были произойти.
«Нет никаких сомнений в том, что генетические и экологические инновации должны в конечном итоге стать причиной появления животных, но также неизбежно, что животным нужен определенный уровень кислорода», — сказал Планавский, со-ведущий автор исследования вместе с Кристофером Рейнхардом из Технологический институт Джорджии. "Мы предоставляем первые доказательства того, что уровень кислорода был достаточно низким в этот период, чтобы потенциально предотвратить рост животных."
Ученые нашли доказательства, проанализировав изотопы хрома (Cr) в древних отложениях Китая, Австралии, Канады и США. Хром находится в континентальной коре Земли, и окисление хрома напрямую связано с наличием свободного кислорода в атмосфере.
В частности, команда исследовала образцы, отложенные в мелководных, богатых железом океанских районах, недалеко от берега. Они сравнили свои данные с другими образцами, взятыми из более молодых мест, где, как известно, более высокий уровень кислорода.
Роль кислорода в контроле за появлением животных долгое время беспокоила ученых. «До сих пор нам не хватало правильного подхода», — сказал Планавский. "Chromium предоставил нам прокси."Предыдущие оценки оценивали уровень кислорода на уровне 40% от сегодняшних условий в период до появления животных, оставляя открытой возможность того, что кислорода уже было достаточно, чтобы поддерживать жизнь животных.
В новом исследовании исследователи признали, что уровни кислорода были «очень динамичными» в ранней атмосфере с потенциалом случайных всплесков. Однако они сказали: «Кажется очевидным, что существует разница первого порядка в природе круговорота Cr на поверхности Земли» до и после появления животных.
«Если мы правы, наши результаты действительно изменят то, как люди видят происхождение животных и других сложных форм жизни, а также их отношения к совместно развивающейся среде», — сказал соавтор Тим Лайонс из Калифорнийского университета в Риверсайде. "Это может изменить правила игры."
«Сейчас есть большой интерес к более широкому обсуждению роли, которую стабильность окружающей среды сыграла в эволюции сложной жизни, и мы думаем, что наши результаты являются значительным вкладом в это», — сказал Рейнхард.
Источники финансирования исследования включали программу НАСА по экзобиологии и программу Национального научного фонда «Переходы между землей и жизнью», присужденные Планавскому, Рейнхарду и Лайонсу.
Среди других членов исследовательской группы были Сянли Ван, научный сотрудник Йельского университета; Томас Джонсон из Университета Иллинойса; Даниэль Томсон из Карлтонского университета; Питер МакГолдрик из Университета Тасмании; и Вудворд Фишер из Калифорнийского технологического института.