Het Pad Vinden Naar De Vroege Zuurstof Van De Aarde

{h1}

Fotosynthese was geen evolutionaire sprong. Mangaanoxidatie maakte de weg vrij voor de vroege zuurstof van de aarde.

De game-wisselaar voor het leven op aarde was fotosynthese. Nu denken wetenschappers dat ze een moleculaire opstap hebben gevonden voor dit gecompliceerde chemische proces, dat de atmosfeer ongeveer 2,4 miljard jaar geleden overspoelde met zuurstof.

Tiny eencellige organismen genaamd cyanobacteriën waren het eerste leven op aarde om fotosynthese onder de knie te krijgen. Ze gebruiken licht van de zon om watermoleculen te splitsen en zuurstof vrij te maken als afval. Veel onderzoekers vermoeden dat de oxidatie van het element mangaan door vroegere levensvormen de eerste stap was in de ontwikkeling van dit moleculaire mechanisme - het metaal speelt nog steeds een cruciale rol in de fotosynthese van vandaag.

In de meest elementaire vorm verwijdert het proces van oxidatie elektronen van atomen. In dit geval stalen de vroege microben elektronen uit mangaan en vervangen ze door zuurstof uit koolstofdioxide. Het resultaat is mangaanoxide, vergelijkbaar met ijzerroest of groene patina van koper.

"Als dit zou gebeuren, zouden we kunnen zien dat mangaan [oxide] wordt geconcentreerd in stenen vóór de opkomst van zuurstof," zei Woody Fischer, een geobioloog bij Caltech in Pasadena, Californië, en studeerde co-auteur.

Fischer en zijn collega's zochten naar mangaanrijke rotsen afgezet vlak voor het Great Oxidation Event, toen de fotosynthese begon en de atmosfeer van de aarde overspoelde met zuurstof. (Genetische studies die kijken naar de evolutie van eiwitten en enzymen in fotosynthetiserende microben komen ook overeen met deze timing.)

In 2,415 miljard jaar oude rotsen uit Zuid-Afrika vonden de onderzoekers hun rokende pistoolrijke afzettingen van geoxideerd mangaan. De oude rots is een bewijs dat microben de zon benutten voor energie en het omzetten in voedsel met mangaan, volgens een studie gepubliceerd op 24 juni in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences.

Chemische analyse van de rots, onderdeel van een oud oceaanbekken, onthult ook dat er geen zuurstof in de atmosfeer beschikbaar was, dus de waterafbraakende cyanobacteriën moesten nog evolueren. (Er was bijvoorbeeld zuurstof aanwezig in moleculen van water en koolstofdioxide.)

De cyanobacteriën hebben mogelijk het mangaanproces voor fotosynthese overgenomen of verbeterd, denken de onderzoekers. "Het mangaan is het magische apparaat dat watermoleculen splitst", zei Fischer.

Het team is nu van plan om moderne cyanobacteriën te reverse-engineeren om mangaan-oxiderende fotosynthese uit te voeren en naar rotsen van dezelfde leeftijd op andere continenten te kijken om hun bevindingen te ondersteunen.

"Mangaan speelt een essentiële rol in de moderne biologische splitsing van water als een noodzakelijke katalysator in het proces, dus mangaan-oxiderende fotosynthese is logisch als een potentieel overgangsfotosysteem", zei Jena Johnson, een afgestudeerde student bij Caltech en hoofdauteur van de studie, in een verklaring.

E-mail Becky Oskin of volg haar @beckyoskin. Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: Episode 3 Symbols of an Alien Sky: The Electric Comet (Full Documentary).




Onderzoek


Wat Kan Climate Talks In Doha Bereiken?
Wat Kan Climate Talks In Doha Bereiken?

De Wetenschap Van Flash Floods
De Wetenschap Van Flash Floods

Science Nieuws


Single-Cell Smackdown: The Battle For Earth'S Early Oceans
Single-Cell Smackdown: The Battle For Earth'S Early Oceans

Pot-Shop Medewerkers Kunnen Een Verkeerde Stam Van Marihuana Aanbevelen
Pot-Shop Medewerkers Kunnen Een Verkeerde Stam Van Marihuana Aanbevelen

Handelaren Van Manta'S En Duivelstralen Worden Gebeten In Bustes
Handelaren Van Manta'S En Duivelstralen Worden Gebeten In Bustes

Kankerbestrijdingsdieet: 6 Tips Om Uw Risico Te Verminderen
Kankerbestrijdingsdieet: 6 Tips Om Uw Risico Te Verminderen

In Je Geest Kan Wetenschapper Afluisteren Wat Je Hoort
In Je Geest Kan Wetenschapper Afluisteren Wat Je Hoort


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com