{"id":6265,"date":"2018-08-17T09:04:14","date_gmt":"2018-08-17T07:04:14","guid":{"rendered":"http:\/\/naukowy.blog.polityka.pl\/?p=6265"},"modified":"2018-08-17T10:17:15","modified_gmt":"2018-08-17T08:17:15","slug":"siny-kontra-nadfioletowy","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/2018\/08\/17\/siny-kontra-nadfioletowy\/","title":{"rendered":"Siny kontra nadfioletowy"},"content":{"rendered":"

\"\"W poprzednim wpisie<\/a> Marcin Nowak napisa\u0142 o tzw. katastrofie tlenowej, czyli masowym uwolnieniu tlenu przez prekambryjskie sinice, kt\u00f3re przeora\u0142o \u00f3wczesn\u0105 biosfer\u0119. Przetrwa\u0142y tylko te organizmy, kt\u00f3re do tlenu si\u0119 dostosowa\u0142y albo skutecznie go unikaj\u0105.
\n
\nTe, kt\u00f3re si\u0119 dostosowa\u0142y, w znacznej mierze posz\u0142y dalej i zacz\u0119\u0142y nie tylko tlen neutralizowa\u0107 i tolerowa\u0107, ale wr\u0119cz go wykorzystywa\u0107. My jeste\u015bmy ich potomkami, u\u017cywaj\u0105c tlenu do oddychania. Na nasze kom\u00f3rki tlen, a tym bardziej ozon te\u017c dzia\u0142aj\u0105 toksycznie, ale jako\u015b te par\u0119dziesi\u0105t lat zwykle dajemy sobie rad\u0119.<\/p>\n

Nawet jednak bezwzgl\u0119dne beztlenowce, kt\u00f3re musz\u0105 przed tlenem si\u0119 ukrywa\u0107, co\u015b tlenowej atmosferze zawdzi\u0119czaj\u0105 – jest ona filtrem przed promieniowaniem ultrafioletowym. Filtrem niedoskona\u0142ym, bo w czystych wodach morskich promieniowanie to w ilo\u015bci zagra\u017caj\u0105cej kom\u00f3rkom si\u0119ga\u0107 mo\u017ce ponad 20 metr\u00f3w w g\u0142\u0105b i dopiero taka warstwa wody rozprasza je skutecznie, ale i tak znacznie lepiej jest pod tym wzgl\u0119dem ni\u017c te 3 mld lat temu. Roli warstwy ozonowej nie musz\u0119 chyba przedstawia\u0107.<\/p>\n

Piotr Rzymski kiedy\u015b pisa\u0142<\/a> u nas, jakie to sinice s\u0105 wsz\u0119dobylskie i sprawne. To prawda, ale trzeba przyzna\u0107, \u017ce troch\u0119 czasu im zaj\u0119\u0142o, zanim si\u0119 a\u017c tak bardzo rozpowszechni\u0142y. Z naszej perspektywy rzuca si\u0119 liczbami rz\u0119du setek milion\u00f3w lat do\u015b\u0107 \u0142atwo. Jakie\u015b zdarzenie z sinicami w tle ma\u0142o miejsce 3,5 albo 2,5 mld lat temu – co to za r\u00f3\u017cnica? Skoro takie ekspansywne, a na dodatek truj\u0105 ca\u0142\u0105\u00a0konkurencj\u0119, to czemu nie wype\u0142ni\u0142y ca\u0142ej atmosfery tlenem w kilka tysi\u0119cy lat i czemu same nie zaj\u0119\u0142y ca\u0142ej powierzchni Ziemi w podobnym czasie?<\/p>\n

Wielkie natlenianie Ziemi trwa\u0142o setki milion\u00f3w lat. W tym czasie powsta\u0142o mn\u00f3stwo minera\u0142\u00f3w wcze\u015bniej nieznanych na Ziemi. Zwykle m\u00f3wi si\u0119 o tym, \u017ce natlenienie spowodowa\u0142o utlenienie \u017celaza na drugim stopniu utlenienia do \u017celaza na stopniu trzecim. Utlenienie, stopie\u0144 utlenienia – w chemii to poj\u0119cia zwi\u0105zane elektronami walencyjnymi. Wbrew nazwie nie musz\u0105 mie\u0107 zwi\u0105zku z tlenem, ale w omawianym przypadku w\u0142a\u015bnie mia\u0142y. Zatem tlen, zanim z zamieszkanego przez sinice oceanu dop\u0142yn\u0105\u0142 do atmosfery, by\u0142 wychwytywany przez \u017celazo. To spowolni\u0142o jego dyfuzj\u0119 do atmosfery. Gdy ju\u017c si\u0119 do niej dosta\u0142, wchodzi\u0142 w reakcje z minera\u0142ami (tak\u017ce zawieraj\u0105cymi \u017celazo) l\u0105dowymi i nadal nie tworzy\u0142 znacz\u0105cej frakcji w powietrzu.<\/p>\n

Dopiero gdy utleni\u0142, co by\u0142o do utlenienia, jego nadwy\u017cki, wci\u0105\u017c wytwarzane z wody przez fotosyntetyzuj\u0105ce sinice, mog\u0142y d\u0142u\u017cej kr\u0105\u017cy\u0107 po atmosferze, a niekt\u00f3re utworzy\u0142y ozon. Rzecz w tym, \u017ce to wytwarzanie by\u0142o najwyra\u017aniej ma\u0142o wydajne. Wed\u0142ug niekt\u00f3rych szacunk\u00f3w wsp\u00f3\u0142czesne ro\u015bliny i glony wytworzy\u0142yby odpowiedni\u0105 ilo\u015b\u0107 tlenu w ci\u0105gu tysi\u0119cy lat, a nie milion\u00f3w czy setek milion\u00f3w.<\/p>\n

Kilkana\u015bcie dni temu w „Nature Communications” ukaza\u0142 si\u0119 artyku\u0142 pr\u00f3buj\u0105cy wyja\u015bni\u0107 t\u0119 przewlek\u0142o\u015b\u0107. Hipotez jest par\u0119, ale autorzy tej przypuszczaj\u0105, \u017ce kluczowa by\u0142a w\u0142a\u015bnie wra\u017cliwo\u015b\u0107 sinic na ultrafiolet. Wsp\u00f3\u0142czesne sinice maj\u0105 r\u00f3\u017cne mechanizmy, kt\u00f3re pr\u00f3buj\u0105 os\u0142abia\u0107 zab\u00f3jcze dzia\u0142anie tego promieniowania, ale pewnych rzeczy nie da si\u0119 przeskoczy\u0107. Zbyt dobra os\u0142ona przed ultrafioletem odetnie te\u017c promieniowanie czynne fotosyntetycznie (nie ma \u017cadnego inteligentnego projektanta, kt\u00f3ry by umie\u015bci\u0142 nad powierzchni\u0105 Ziemi selektywny filtr). Mi\u0119dzy tymi dwiema potrzebami musi doj\u015b\u0107 do kompromisu. Wbrew pozorom glony najg\u0119\u015bciej nie wyst\u0119puj\u0105 tu\u017c pod powierzchni\u0105 wody, gdzie mia\u0142yby najwi\u0119cej \u015bwiat\u0142a, ale troch\u0119 g\u0142\u0119biej. Nadmiar nas\u0142onecznienia wr\u0119cz os\u0142abia fotosyntez\u0119, co ma swoj\u0105 nazw\u0119 – fotoinhibicja.<\/p>\n

Zdaniem autor\u00f3w okres s\u0142abej ekspansywno\u015bci sinic w archaiku by\u0142 wynikiem silnej presji ultrafioletu. Ostatecznie ilo\u015b\u0107 tlenu powoli, lecz systematycznie wzrasta\u0142a i w ko\u0144cu wytworzy\u0142a si\u0119 ochronna warstwa, dzi\u0119ki kt\u00f3rej sinice mog\u0142y \u015bmielej si\u0119ga\u0107 powierzchni w\u00f3d i wychodzi\u0107 na l\u0105d. Zanim to si\u0119 sta\u0142o, warstwa toni wodnej, w kt\u00f3rej by\u0142o do\u015b\u0107 \u015bwiat\u0142a do fotosyntezy, ale bez zab\u00f3jczej dawki UV, by\u0142a cienka.<\/p>\n

Autorzy postawili r\u00f3wnie\u017c hipotez\u0119, \u017ce w tym czasie rol\u0119 filtra mog\u0142a odegra\u0107 zawiesina. Obecnie ultrafiolet w wodzie rozprasza si\u0119 m.in. na substancjach organicznych powstaj\u0105cych z rozk\u0142adu ro\u015blin – humusowych. W archaiku ich zapewne nie by\u0142o, za to wiadomo, \u017ce w wodzie du\u017co by\u0142o \u017celaza i krzemionki, kt\u00f3re tworzy\u0142y zwi\u0105zki i zawiesin\u0119. Tego dotyczy zasadnicza cz\u0119\u015b\u0107 artyku\u0142u – badacze sprawdzili, jak wsp\u00f3\u0142czesne sinice s\u0105 chronione przed promieniowaniem ultrafioletowym w wodzie z tak\u0105 zawiesin\u0105. Okazuje si\u0119, \u017ce owszem, jest to pewna ochrona. Mo\u017ce nie jako\u015b superwydajna, ale jak zwyk\u0142 powtarza\u0107 Richard Dawkins w swoich ksi\u0105\u017ckach o utrwalaniu drobnych zmian ewolucyjnych – w \u015bwiecie \u015blepc\u00f3w jednooki jest kr\u00f3lem. Taka ochrona dawa\u0142a zawsze te par\u0119 centymetr\u00f3w, a mo\u017ce i metr\u00f3w toni wodnej do \u017cycia.<\/p>\n

Dzi\u0119ki temu sinice mog\u0142y coraz ekspansywniej zajmowa\u0107 nowe \u015brodowisko, a im ich by\u0142o wi\u0119cej, tym wi\u0119cej by\u0142o tlenu i coraz lepszym filtrem stawa\u0142a si\u0119 atmosfera. To za\u015b ostatecznie pozwoli\u0142o na zasiedlenie l\u0105du i p\u0142ytszych w\u00f3d \u015br\u00f3dl\u0105dowych.<\/p>\n

fot. Piotr Panek, licencja CC BY-SA 4.0<\/a><\/em><\/p>\n