Pozemské organismy těžily dusík už před 3,2 miliardami let  
Analýza obsahu izotopů dusíku v prastarých horninách dokládá, že pradávné organismy vyvinuly fixaci dusíku o více než miliardu let dříve, než jsme doposud odhadovali.
Nejstarší vzorky ve výzkumu pocházejí ze Severozápadní Austrálie. Kredit: R. Buick/ University of Washington.
Nejstarší vzorky ve výzkumu pocházejí ze Severozápadní Austrálie. Kredit: R. Buick/ University of Washington.
Ponecháme-li stranou neurčitou a nepříliš pravděpodobnou možnost vzniku pozemského života mimo Zemi, tak se náš život zrodil před 3,8 až 4 miliardami let z docela běžných stavebních kamenů. Ať už to ale bylo tak či onak, nejstarší organismy fungovaly v prostředí bez kyslíku v atmosféře a určitě jim moc nescházel. Rozhodně ale potřebovaly jiný prvek, totiž dusík, který je zcela nezbytnou ingrediencí nukleových kyselin i proteinů. Jenže ani dusíku se v tehdejším prostředí nejspíš nedostávalo, přinejmenším toho dostupného. Spousta dusíku je v atmosféře, jenže se tam vyskytuje v podobě nesmírně netečných molekul ze dvou atomů dusíku.

Eva E. Stüeken. Kredit: MIT.
Eva E. Stüeken. Kredit: MIT.


Ohromná zásoba dusíku v atmosféře Země je ale i přes svoji nedostupnost pro organismy lákavá. Některé z nich během evoluce vymyslely technologii, se kterou je možné v prostředí bez přístupu kyslíku a při vynaložení energie atmosférický dusík fixovat do zužitkovatelných molekul. Klíčovou roli v tom hraje starobylý enzym nitrogenáza, vybavený ionty železa a molybdenu. Doposud jsme si mysleli, že pozemské organismy zvládly fixaci dusíku zhruba před 2 miliardami let. Naznačovaly to fylogenetické analýzy dnes známých nitrogenáz, z nichž lze odvodit přibližnou dobu vzniku genů.
Schéma fungování nitrogenázy. Kredit: Juanita JP, Wikimedia Commons.
Schéma fungování nitrogenázy. Kredit: Juanita JP, Wikimedia Commons.
Tým, který vedla Eva Stüeken z Washingtonské univerzity, ale v časopisu Nature tvrdí, že se atmosférický dusík na Zemi masivně fixoval už před 3,2 miliardami let. Jak badatelé poznamenávají, lidé si obvykle myslí, že až do vynalezení fixace dusíku pozemské organismy jen tak živořily. Teď se ale zdá, že dusíková krize pradávného života nemusela být tak dlouhá a děsivá.
Stüekenová a spol. analyzovali celkem 52 vzorků z hornin o stáří 2,75 až 3,2 miliard let, pocházejících z Jižní Afriky a Severozápadní Austrálie. Jde o některé z nejlépe zachovaných nejstarších hornin, které vznikly v bezkyslíkaté atmosféře z příbřežních sedimentů a nebyly příliš ovlivněny vulkanickou aktivitou.

Sinice Anabaena, jeden z fixátorů dusíku. Kredit: Environmental Protection Agency, Wikimedia Commons.
Sinice Anabaena, jeden z fixátorů dusíku. Kredit: Environmental Protection Agency, Wikimedia Commons.
Ukázalo se, že i ty nejstarší analyzované vzorky, pocházející z doby před 3,2 miliardami let, svědčí o intenzivní fixaci dusíku organismy. Prozrazuje to poměr izotopů dusíku ve vzorcích, který podle našich zkušeností odpovídá právě fixaci atmosférického dusíku a zároveň prý neodpovídá žádné známé chemické reakci, probíhající v nepřítomnosti života. Jiná naše zkušenosti ovšem velí, že v podobných případech je na místě opatrnost, protože Země tehdy byla hodně jinou planetou a náš vhled do minulosti nikdy nebude úplně kompletní.
Pro Stüekenovou je fascinující, že tak složitý proces a proteinový komplex, který ho zajišťuje, vznikly tak dávno. Svědčí to podle ní o tom, že v evoluci života zase nebylo tak těžké dospět k natolik komplikovanému metabolismu. Dávný vznik fixace dusíku také potvrzuje, že život vznikl ještě o dost dříve, tedy před 3,8 až 4 miliardami let. Aby něco takového vůbec mohl stihnout.
Video:  Nitrogen fixation. Kredit: Suman Bhattacharjee.

Literatura
University of Washington 16.2. 2015, Nature online 16.2. 2015, Wikipedia (Nitrogenase).
Datum: 17.02.2015 22:47
Tisk článku

Prostor k úvaze - Dejmal Ivan
 
 
cena původní: 290 Kč
cena: 244 Kč
Prostor k úvaze
Dejmal Ivan

Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán



Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace