Кислородный холокост

1/2

Кислородный холокост, ИЛИ кислородная катастрофа — весьма любопытное событие в истории земной жизни, на примере которого можно проследить важные эволюционные закономерности.

Все мы еще с дошкольного возраста знаем, что кислород на Земле вырабатывают растения в ходе фотосинтеза.А если я спрошу, откуда брался кислород до появления растений? Вы наверное вспомните о фотосинтезирующих бактериях и водорослях. А кто вырабатывал кислород до их возникновения?Правильный ответ: никто. До возникновения фотосинтеза земная атмосфера была восстановительной, то есть содержала такие газы как СО2,N2,NH3.Все изменилось с появлением фотосинтеза.

Стоит сказать,что в первоначально возникшем типе фотосинтеза кислород не был задействован. В ходе так называемого бескислородного фотосинтеза такие вещества как сероводород (H2S) или аммиак (NH3) расщеплялись на протоны водорода Н+, электроны и неорганический остаток. Протоны Н+ включались в дальнейшие биохимические реакции, а неорганика выбрасывалась в среду. Возникновение оксигенного фотосинтеза, в ходе которого в качестве источника протонов H+ выступает вода (а выбрасывается наш любимый кислород О2,случилось позднее).

Вообще говоря, вода на роль “топлива” для фотосинтеза подходит плохо, и оксигенный фотосинтез по КПД уступает более древним аналогам. Это связано с высокой электроотрицательностью кислорода: между отрицательно заряженным атомом кислорода и протонами Н+ возникает электростатическое взаимодействие,более сильное чем в молекуле аммиака (NH3) или сероводорода (H2S), и для разрыва этой связи требуется больше энергии. Почему же тогда кислородный тип фотосинтеза вытеснил все прочие? Ответ прост: на Земле распространена повсеместно и ее очень много, это компенсирует все недостатки.Можно предположить,что если бы на нашей планете плескались океаны сероводорода, кислородный фотосинтез уступил бы место сероводородному, и вся дальнейшая эволюция пошла бы несколько другим путем. Но сложилось как сложилось.

Возникновение и стремительное распространение кислородного фотосинтеза резко увеличило продуктивность древних экосистем и стало важной вехой в истории жизни, Был,однако,у этого процесса, очень неприятный побочный эффект.Если в ходе бескислородного фотосинтеза производились относительно безвредные сера и азот, то вот выброс значительного количества кислорода в атмосферу имел гораздо более пагубные последствия. Кислород,как следует из названия, является мощным окислителем. В живых клетках свободные радикалы кислорода окисляют белки,и,что особенно страшно для клетки,нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Современные организмы имеют различные механизмы нейтрализации радикалов кислорода, но в те древние времена их еще только предстояло выработать, и кислород был настоящим ядом.

Насыщение атмосферы кислородом два с половиной миллиарда лет назад привело к массовому вымиранию тогдашней биоты. Это событие и было названо кислородным холокостом. Со временем живые организмы приспособились к новым условиям, выработали те самые механизмы защиты от свободных радикалов кислорода, либо переселились в среды, в которых кислород отсутствовал. Впрочем, это не решало основную проблему - атмосфера продолжала насыщаться кислородом. Жизнь на Земле должна была замкнуть цикл, выработать механизм возвращения кислорода обратно в связанное состояние. Этим механизмом стало аэробное дыхание.