Прогресс

Жизнь на Земле освоила молибден более 3 миллиардов лет назад, вопреки дефициту

Международная группа ученых выяснила, что живые организмы начали использовать редкий металл молибден более 3 миллиардов лет назад — задолго до того, как этот элемент стал широко доступен в океанах.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, переворачивают представления о ранней эволюции метаболизма.

Роль молибдена в жизни

Сегодня молибден входит в состав ферментов, управляющих важнейшими процессами обмена веществ — углеродным, азотным и серным циклами. Без него эти реакции могли бы идти, но слишком медленно для поддержания устойчивой жизни.

Руководитель исследования Бетюль Качар из Университета Висконсин-Мэдисон пояснила: «Молибден находится в каталитическом центре ферментов, управляющих ключевыми химическими превращениями».

Вопрос о времени его освоения живыми системами — это фактически вопрос о том, когда стали возможны важнейшие метаболические стратегии, определившие дальнейшую эволюцию.

Проблема: молибдена почти не было в древних океанах

Геологические данные свидетельствуют, что в древних океанах молибдена было ничтожно мало. Его концентрация начала расти лишь в период, когда микроорганизмы освоили фотосинтез, что в итоге привело к Великому кислородному событию около 2,45 миллиарда лет назад. До этого считалось, что первые организмы использовали схожий по свойствам металл — вольфрам, а к молибдену перешли позже, когда его стало больше.

Новые данные: синхронное использование и древний старт

Новое исследование опровергает последовательную версию. Ученые проанализировали данные о распределении молибдена в разные геологические эпохи и реконструировали историю его применения древними организмами.

Выяснилось, что и молибден, и вольфрам использовались живыми системами одновременно ещё в архейский эон (от 3,7 до 3,1 миллиарда лет назад), а не последовательно. Это означает, что жизнь не «дожидалась», пока молибден станет распространенным, а использовала оба металла параллельно с древнейших времен.

Где брали молибден: гидротермальные источники

Ученые предполагают, что ключевую роль здесь сыграли гидротермальные источники на дне океана, которые способны локально концентрировать различные металлы, в том числе молибден, даже при его общей редкости в морской воде.

Таким образом, эволюция могла «выбрать» молибден за его широкие каталитические возможности, несмотря на глобальный дефицит, — и организмы выработали механизмы его эффективного захвата в локальных зонах.

Значение для астробиологии

Результаты исследования важны и для поиска жизни за пределами Земли. Они показывают, что жизнь способна адаптироваться к ограниченным ресурсам и использовать доступные элементы неожиданным образом. Это расширяет представления об условиях, при которых жизнь может существовать на других планетах с иным химическим составом атмосферы и океанов.