INTERESANTI: Kā baktērijas gandrīz iznīcināja visu dzīvo

Pēc ļoti ilga pārtraukuma, atkal esmu atradis laiku un vēlēšanos pārtulkot jums kādu interesantu populārzinātnisku materiālu no DamnInteresting.com. Galu galā, šodien ir 1. septembris un mums visiem nenāktu par ļaunu ko iemācīties. Šoreiz ielūkosimies pašos dzīvības pirmsākumos un pārliecināsimies par to, ka tas, kas dod dzīvību vienam, var būt iznīcinošs kādam citam. Ceru, ka jums būs patīkami lasīt šo jaunāko pienesumu tulkojumu sērijā.

Pirms aptuveni divarpus miljardiem gadu, dzīvība uz Zemes vēl atradās tās zīdaiņa periodā. Kompleksi organismi - tādi kā augi un dzīvnieki - vēl nebija parādījušies, taču mūsu planēta vai mudžēja no dažādiem mikroorganismiem, kas lieliski jutās mērenajā un ar barības vielām bagātajā vidē. Atmosfēru pildīja metāna gāze, iesprostojot saules siltumu un padarot klimatu lieliski piemērotu mikrobiem, kuri par savām mājām sauca primitīvo Zemi.

Taču miljardiem gadu ilgušo baktēriju evolūciju pārtrauca globāla mēroga katastrofa. Ģeoloģi joprojām nav atraduši nekādas pazīmes, kas liecinātu par ārkārtīgi liela meteora triecienu vai milzīga vulkāna izvirdumu, taču nepārprotamas ģeoloģiskas pazīmes rāda, ka tolaik notikušas pēkšņas, kardinālas, vispasaules mēroga klimata izmaiņas. Vidējā temperatūra, kura tolaik līdzinājās mūsdienu klimatam, pēkšņi nokritās līdz -50 grādiem pēc Celsija, ievedot planētu tās pirmajā ledus laikmetā. Tā rezultātā dzīvie organismi izmira lielā ātrumā, radot draudus dzīvības turpmākai eksistencei uz mūsu planētas. Paleoklimatologiem ir liels pamats ticēt, ka šo notikumu neviļus radījušas vienas no pieticīgākajām Zemes apdzīvotājām - baktērijas.

Šo periodu vēsturē pazīst kā Paleoprotozoja ēru un pirms tās Zemes ekoloģija bija būtiski atšķirīga no tās, ko pazīstam mūsdienās. Ar dzelzi bagātie ūdeņi deva okeāniem zaļu nokrāsu, bet atmosfēra sastāvēja no gāzēm, kuru vidū praktiski nebija skābekļa, lai arī skābekļa atomi bija sastopami, piemēram, ūdens molekulās. Jūrās pārpilnībā zēla dažādi anaeorobie mikroorganismi, taču viņu vidū nule kā bija parādījušies arī daži jaunas attīstības pakāpes pārstāvij: zili-zaļa aļge, pazīstama kā cianobaktērija. Šīs evolucionējušās baktērijas pirmās sāka izmantot ūdeni un saules gaismu fotosintēzes procesam, ražojot brīvu skābekli, kā sava vielmaiņas procesa blakusproduktu.

Sākotnēji cianobaktērijas bija neliela minoritāte, kas cīnījās par izdzīvošanu, taču zinātnieki domā, ka drīz vien šīs jaunās baktērijas sāka dominēt vidē, un to izdarīt tām palīdzēja kūstošais ūdens no dažiem uz jaunajiem kontinentiem atrodamajiem ledus šļūdoņiem. Šie šļūdoņi simtiem gadu spraucās pāri Zemei, savākdami sev līdzi dažādus minerālus, līdz galu galā nogādāja tos ūdenī. Palielinātais minerālu daudzums ūdenī ļāva uzplaukt cianobaktēriju kolonijām un to arvien augošā populācija nogādāja vidē arvien lielāku daudzumu brīvā skābekļa.

Sākotnēji apdraudētas tika vienīgi okeānu ekosistēmas. Zemūdens skābeklis sāka reaģēt ar ūdenī pārpilnībā atrodamo dzelzi, galu galā ar oksidācijas palīdzību pilnībā attīrot ūdeņus no šī elementa. Oksidētais dzelzs nogrima okeānu dibenā un ūdens zaļā krāsa sāka pagaist. Šāda notikumu gaita radīja ekoloģisko katastrofu - primitīvajiem Zemes iemītniekiem skābeklis bija indīgs, turklāt daudzas baktērijas uzturā izmantoja dzelzi.

Kad okeānu dzelzs resursi bija izsmelti, skābeklis sāka izplatīties arī atmosfērā. Bez konkurences cīņā par resursiem, cianobaktērijas turpināja vairoties un piesārņot vidi. Brīvais skābeklis, ko tās ražoja, reāģēja ar gaisu, pakāpeniski sadalot metāna gāzi, kas nodrošināja Zemes atmosfēras siltumu un piemērotību dzīvībai. Pagāja vismaz simts tūkstoši gadu - tikai īss brīdi ģeoloģijā - līdz viss atmosfēras metāns bija izgaisis un līdz ar to arī tās spēja noturēt saules siltumu. Temperatūra viscaur nokritās zem nulles un skābekļa piesātināto planētu sāka apņemt biezs ledus slānis.

Pat cianobaktērijas nepalika šī masīvā leduslaikmeta neskartas. Īpašības, kas reiz bija devušas tām milzīgas priekšrocības evolūcijā, radīja vidi, kas arī pašām bija praktiski neapdzīvojama. Gadsimtiem ejot, zemes virsma kļuva arvien aukstāka, ledum uz ekvatora sasniedzot pat pusotra kilometra biezumu - Zeme bija kļuvusi par ledus planētu. Termālās atveres okeāna dibenā radīja kabatas, kurās patvērās dažas izturīgākās baktērijas, tāpat atsevišķi organismi, kas dzīvoja zem zemes, lielākoties bija izolēti no apkārtējās iznīcības, taču šādi dzīvības rezervāti bija reti. Gandrīz viss dzīvais uz Zemes bija gājis bojā masīvajās baktēriju izraisītajās klimata pārmaiņās - notikumā, ko šodien pazīstam kā "skābekļa katastrofu".

Akmeņi, kuri tolaik gulēja okeāna dibenā, satur oksidētā dzelzs slāņus. Senāku periodu akmeņiem šādu slāņu nav. Tāpat par vardarbībajām klimata izmaiņām liecina akmeņos atrodamās mikroorganismu fosīlijas.

Skābeļa katastrofu pārdzīvojušās baktērijas ar laiku adaptējās un iemācījās patērēt skābekli, un ražot oglekļa dioksīdu jeb ogļskābo gāzi. Šī siltumnīcas gāze pavisam lēnām iefiltrējās atmosfērā un, palielinoties gāzes koncentrācijai, miljoniem gadu ilgā periodā paaugstināja atmosfēras temperatūru, līdz tā atkal kļuva dzīvībai piemērota. Ja vien temperatūra šī pirmā lielā leduslaimeta laikā būtu bijusi vēl mazliet zemāka (ja Zemes orbīta būtu nedaudz tālāka no saules), planēta uz visiem laikiem būtu palikusi par ledus tuksnesi, jo oglekļa dioksīds nekavējoties sasaltu, nespējot radīt siltumnīcas efektu. Temperatūra tolaik sasniedza -50 grādus pēc Celsija, savukārt oglekļa dioksīds sausajā ledū sasalst pie -78 grādiem. Nudien šķiet, ka dzīvība uz Zemes paglābusies tikai par mata tiesu.

Šodien viss dzīvais uz mūsu planētas var izsekot savai izcelsmei līdz pat tām dažām baktērijām, kas pārdzīvoja lielo izmiršanu 2500000000 gadus pirms mūsu ēras. Šodien cianobaktērijas ir starp pašām populārākajām uz Zemes. Miljardos gadu kopš pirmā leduslaikmeta, apkārtējā vide ir dramatiski mainījusies ne reizi vien. Daudzkārt atmosfērā uzkrājušos siltumnīcas gāzu dēļ, dažkārt tektonisko plākņu kustības izmainītu okeāna straumju dēļ, vai arī dēļ saules dažādajiem radiācijas līmeņiem vai lieliem vulkāna izvirdumiem. Taču vismaz vienreiz Zemes vēsturē dzīvību līdz iznīcības slieksnim ir noveduši tās iemītnieki. Šodien saule ir siltāka, nekā tā bija toreiz, tādēļ iespēja, ka mūsu planēta atkal pārvērtīsies milzīgā ledus bumbā, ir mazāka. Tomēr šis akmeņos iekaltais senais stāsts brīdina mūs, ka apkārtējā vide noteikti nav nejūtīga pret šīs planētas iemītniekiem un to rīcību.

(c)2006 Alan Bellows, DamnInteresting.com, autors
(c)2008 Jānis Polis, notesjokes.blogspot.com, tulkojums

N.B. Raksta tulkošana un publicēšana šajā resursā ir saskaņota ar autoru. Tālāka tulkojuma pārpublicēšana bez autora un tulkotāja atļaujas ir aizliegta!
--------------------------------
Patika? Lasi arī citus aizraujošus rakstus no šīs sērijas!