Dotychczas uważano, że tlen pojawił się na Ziemi około 2,3 miliarda lat temu po tzw. katastrofie tlenowej (ang. Great Oxidation Event), ponieważ z tego okresu pochodzą najstarsze ślady obecności tego pierwiastka w ziemskiej atmosferze.

Badanie przeprowadzone na MIT sugeruje, że tlen mógł być obecny w ziemskich oceanach setki milionów lat przed tym, nim dostał się do atmosfery. "Wiemy, że spora część biologii zachodzi bez udziału tlenu w ogóle - powiedział Jacob Waldbauer, członek zespołu prowadzącego badania. - Ale jest całkiem możliwe, że istniała cyrkulacja tlenu, w niektórych miejscach, nawet, jeśli w innych w ogóle go nie było".

Dowód znaleziono w wyniku badań laboratoryjnych przeprowadzonych na drożdżach. Potrzebują one tlenu do produkcji steroli, będących składnikiem ich błony komórkowej. Testy wykazały, że drożdże wyewoluowały zdolność produkcji sterolu przy nanomolowych ilościach dostępnego tlenu, znacznie mniejszych, niż do tej pory sądzono. Wyniki sugerują, że ewolucyjni przodkowie drożdży mogli posiadać taką samą umiejętność i wykorzystywać w swoich procesach życiowych cząsteczki tlenu obecne w niskim stężeniu w oceanach.

Naukowcy z MIT uważają za najbardziej prawdopodobne, że organizmy żyjące na powierzchni oceanów (np. cyjanobakterie, algi) mogły wytwarzać niewielkie ilości tlenu w procesie fotosyntezy oksygenicznej (proces fotosyntezy zachodzący w obecności światła słonecznego, wykorzystujący wodę i powodujący wydzielanie tlenu). Te niewielkie ilości tlenu, uwalniane do oceanów, tworzyły "oazy tlenu" wykorzystywane przez drobne organizmy tlenowe, a pozostały w wodzie tlen był wiązany przez związki wydobywające się z podwodnych wulkanów.

Znalezione do tej pory dowody na obecność tlenu na Ziemi przed katastrofą tlenową (np. skamieliny zawierające sterole) były nierozstrzygające. "Moment, w którym tlen stał się nieodzownym czynnikiem metabolizmu komórkowego był momentem zwrotnym w dziejach Ziemi - powiedział Roger Summons. - Fakt, że zależne od tlenu procesy biologiczne zachodziły tak wcześnie, ma znaczące implikacje".

Cząsteczki tlenu stanowią około 21 proc. składu powietrze, którym oddychają organizmy na Ziemi. Jego pojawienie się w atmosferze pobudziło ewolucję i doprowadziło do powstania życia na Ziemi w jego obecnej formie.

Drożdże to jednokomórkowe organizmy zaliczane do królestwa grzybów. Są szeroko wykorzystywane w przemyśle spożywczym.

Raport z badań opublikowano w "Proceedings of the National Academy of Sciences".

PAP - Nauka w Polsce

stm/ agt/bsz