Okyanus Mikropları ve Mineraller Dünyayı Oksijenlendirmiş Olabilir

Dünyadaki yaşam, genel olarak oksijen tüketicileri ve oksijen üreticileri olarak ikiye ayrılabilir. Bu hassas verici ve alıcı dengesi, gezegenimizin atmosferindeki oksijen konsantrasyonunu yüzde 21 civarında tutuyor. Fakat bu her zaman böyle değildi.

Dünya'nın varlığının ilk birkaç milyar yılında oksijen nispeten kıttı. Sonra, nasıl olduğunu bilmediğimiz bir şekilde, iki atomlu gaz aniden arttı.

Alınandan daha fazla oksijen veriliyordu ama bu nasıl ve neden oldu?

Bilim insanları yıllardır bu gizemleri düşünüyorlar ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki (MIT) araştırmacıların yeni bir hipotezi var. Belki de bazı mikroplar oksijen üreticileri ve tüketicileri arasındaki çizgiyi zorluyordu.

Derin okyanustaki mikropların organik maddeleri parçalamak için oksijeni kullandığı bilinmektedir. Ama ya diğer tüketiciler ona ulaşamadan başka bir mikrop okyanusun oksijenini kullanıyorsa?

Teorik olarak, eğer bir mikrop yalnızca kısmen oksitlenmiş organik maddeyse, artıkların okyanus tortusundaki minerallere kimyasal olarak bağlanma olasılığı yüksektir.

Bu oksijen gömme, organik materyalin daha obur mikroplar tarafından parçalanırken tamamen oksitlenmesini önleyecektir. Bu nedenle, oksijen atmosfere varmadan önce suda birikme şansına sahip olacaktır. Ardından, okyanus onu tekrar emebilir ve olumlu bir geri besleme döngüsü oluşturabilir.

Gregory Fourier, "Bu, POOM (kısmen oksitlenmiş organik madde) üreten bir mikrobiyal metabolizma olup olmadığını sormamıza neden oldu?" diyor.

Bilimsel literatürü araştıran Fourier ve meslektaşları – Haitao Shang ve Daniel Rothman – SAR202 olarak bilinen bir bakteri grubuna indi.

Bu modern bakteri grubu, günümüzün derin okyanuslarındaki organik maddeleri kısmen oksitleyebilir. Bunu Baeyer-Villiger monooksijenaz veya BVMO olarak bilinen bir enzim aracılığıyla yapabilir.

Yazarlar, bu enzimin genetik soyunu takip ederken, büyük oksidasyon olayından önce gelişen mikroplar arasında var olduğunu buldular.

Dahası, erken Dünya oksijenindeki ani artışlar, bu genin genişlemesiyle örtüşüyor gibi görünüyor. Başka bir deyişle, mikroplar arasında yayılan organik materyali kısmen oksitleme yeteneği ile atmosferik oksijen seviyelerinde de bir artış oldu.

Bu bir tesadüf olabilir veya bu genlere sahip mikropların büyük oksidasyon olayının başlamasına yardımcı olduğu anlamına gelebilir.

Oksijen çevrede daha fazla bulunur hale geldikçe, muhtemelen diğer mikroplardaki benzer oksidatif metabolizmaların çeşitlenmesini destekledi.

Yazarlar, "Bu, sezgisel görünebilir: ama sonuçta oksidatif metabolik süreçler, O2 tüketir" diye yazıyor. "Potansiyel olarak önemli bir olumlu geri bildirim, yine de oksitlenmiş metabolik ürünlerin tortul ortamlardaki minerallerle etkileşiminde yatmaktadır."

Kısmen oksitlenmiş organik madde okyanus tortullarında mineral yüzeylere daha sıkı bağlanır. Bu, mikropların enzimlerinin ona o kadar kolay ulaşamayacağı anlamına gelir.

Gömülü oksijen bu nedenle büyük jeolojik zaman çizelgelerinde kalabilir ve sonuçta Dünya'nın okyanuslarında ve atmosferinde oksijen birikimine neden olabilir.

Bir noktada, bu olumlu geri besleme döngüsü, atmosferdeki yüzde 21 oksijenle dengelenmiş olacaktı. Oksijen tüketicileri ve üreticileri arasındaki ölçek o zamandan beri yerleşmiştir.

Son zamanlarda yapılan bir başka çalışma, bu hipotezi desteklemekte ve organik maddenin düşük oksijenli bir ortamda gömülmesinin, Dünya'nın büyük oksijenlenme olayında düşündüğümüzden daha büyük bir rol oynadığını öne sürmektedir.

Atmosferi ve ardından okyanusu oksijenlendiren bakterileri fotosentezlemek yerine, okyanustaki mineraller atmosfere oksijen verirse ne olur?

Bu fikirleri ortaya çıkarmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var.

Fournier, "Yeni bir yöntem önermek ve inandırıcılığını kanıtlamak ilk başta önemli adımdır" diyor. "Bunu çalışmaya değer bir teori olarak belirledik."

Çalışma Nature Communications'da yayınlandı.