Jedním z nejzajímavějších přírodních samostatných ekosystémů jsou sinice. Tyto jednobuněčné bakterie lze najít všude. V jezerech, v řekách, v půdě a dokonce i v extrémních podmínkách, jako jsou pouště či polární oblasti.
Nejstarší známé důkazy o existenci sinic na Zemi jsou staré 3,5 miliardy let. Fosilie tzv. stromatolitů, hlízovitých vápnitých biogenních usazenin, představují vůbec nejstarší nálezy buněčných organismů.
Vědci věří, že tyto starověké bakterie jsou zodpovědné za kyslík, který dýcháme. Před jejich objevem ho atmosféra obsahovala asi pouze 1 %. Co ale sinice spotřebovávaly prvních 1,5 miliard let existence Země a jak probíhala fotosyntéza?
Vznik života na Zemi
Na tuto otázku se snažili odpovědět vědci pod vedením biochemika Pietera T. Visschera z University of Connecticut. Ve své studii publikované v Communications Earth & Environment tvrdí, že první mikrobi produkující kyslík dýchali jedovatý arsen.
Rostliny, řasy, sinice a některé bakterie pohlcují světlo, oxid uhličitý a vodu. V procesu fotosyntézy se pak tyto vstupní produkty přeměňují na cukr a kyslík. Část plynu „dýchači" spotřebují a zbytek uvolní. Jak by ale tento proces fungoval bez molekul O2?
Odborníci zkoumali, jak by tento důležitý biochemický proces fungoval s vodíkem, sírou nebo železem. Ve fosilních nálezech ale zbytky těchto prvků nalezeny nebyly. Pozornost se proto přesunula k arsenu. V první dekádě tohoto tisíciletí byly ve dvou hypersalinných kalifornských jezerech Searles Lake a Mono Lake objeveny sinice dýchající arsen. V roce 2004 pak Visscher a jeho kolegové našli náznaky fotosyntézy na bázi arsenu hluboko ve fosilním záznamu souvrství Tumbiana v západní Austrálii.
Arsen a sinice
Bohužel, z fosilií nelze jednoznačně určit, jaká byla konkrétní role tohoto toxického polokového prvku. Byl zapojen do fotosyntézy nebo se v horninách vyskytl pouze náhodou? V roce 2019 ale byla v Tichém oceánu objevena sirná bakterie Ectothiorhodospira sp. Ta využívá jako zdroj energie arseničnany, sloučeniny, ve kterých jsou na arsen navázány čtyři atomy kyslíku.
Další podobné anoxogenní fotosyntetické bakterie, které žijí v prostředí, kde se vyskytuje pouze sirovodík a arsen, byly nalezeny v poušti Atacama v Chile a Big Soda Lake v Nevadě. Podmínky, v nichž bakterie žijí, se podobají těm na rané Zemi. Obývají oblast bez kyslíku, s extrémními teplotními výkyvy a velkým množstvím UV záření. Visscher poznamenává, že podobné podmínky panují i na Marsu.
Zdroj:
