Первые одноклеточные организмы, появившиеся более трех миллиардов лет назад, существовали без кислорода. Дыхательные процессы и фотосинтез развились позже. Но как появился избыток этого жизненно важного газа? Ученые выдвинули новую теорию Великого окисления.
Исследователям в общих чертах известно, как появилась жизнь на ранней Земле, но еще необходимо понять процессы, способствовавшие образованию кислородной атмосферы, такие как фотосинтез, а также развитие одноклеточных и многоклеточных форм жизни.
Организмы, способные использовать кислород в своих метаболических процессах, могли возникнуть уже 3,1 миллиарда лет назад. Однако событие Великого окисления, когда уровень свободного кислорода в атмосфере резко увеличился, произошло лишь около 2,45 миллиарда лет назад. Как же произошло насыщение кислородом в эпоху, когда растения еще не существовали?
Ифан Дай, доцент биомедицинской кафедры в Инженерной школе Маккелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе, исследует этот вопрос в рамках работы, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Дай и его коллеги описывают, как недостаточно изученные силы нековалентного взаимодействия (анион-пи) могут приводить в движение молекулярные сборки, которые становятся основой для формирования протоклеток, способных производить кислород и преобразовывать свет в энергию.
На ранней Земле, представлявшей собой каменистую поверхность с небольшими океанами и затуманенным небом, образование триад анион-пи-катион, состоящих из отрицательно и положительно заряженных ионов, осуществляемое с помощью пептидов, приводило к упорядочиванию ранее хаотичных молекул в микроскопические скопления. Это создавало условия для электрохимических реакций, в результате которых кислород выделялся из молекул воды.
