Co „dýchal“ život kdysi dávno před příchodem kyslíku?

TLDR: Asi víte, že kyslík potřebujeme k životu (a pokud to nevíte… pak není zač!). Ale možná taky víte, že kdysi dávno na Zemi kyslík nebyl – ale život tu již byl. Co tedy mikrobi tehdy dýchali? Byla to síra a dusík! Ale povíme si, proč a jak se to změnilo.

Poslední studie o příchodu kyslíku hír a hír.

Tenkrát v prehistorii

Kyslík se život naučit používat ve velkém až po tzv. Velké oxidační katastrofě, která proběhla 2,4 až 2,2 miliardu let nazpět. To je hodně dávno. Nejenže na Zemi ještě tehdy neexistovaly složitější živořichové, ale život byl výhradně jenom doménou moří. Souš byla nejspíše sterilní, vyjma tedy řeky a jetera.

Právě zde žili ale i sinice, které se naučily využívat velmi efektivní zdroj energie v podobě slunečního svitu. Fotosyntéza byla užitečná a dovolila sinicím ve velkém se množit… a tak i víc fotosyntézovat… A tak se i víc množit! Jenže fotosyntéza má i jeden odpadní produkt jménem kyslík. A než se jej život naučil používat, musel mu jiný život udělat místo.

Katastrofa nemá svůj název jen tak pro nic za nic. Vyhubila totiž na 95 % tehdejších druhů, pro které byl kyslík jedovatý. Ač tehdy šlo jenom o mikroorganismy, jde co do počtu vymřelých druhů o největší vymírání dějin.

Tyto starší mikroorganismy ale samozřejmě stále potřebovaly nějaký analog kyslíku – a využívaly tak na jeho místě evolučně starší oxidanty sirné a dusíkové! Mohlo by se tedy zdát, že bez Velké kyslíkové katastrofy bychom i my dnes mohli „dýchat síru a dusík“! Ale reálně bychom asi nevznikli

Kyslík je totiž mnohem efektivnější oxidant než jeho starší alternativy. Efektivnější oxidace pak znamená víc energie, která může být využita k vývoji a provozu nejen jednotlivých buněk, ale i jednoduchých mnohobuněčných organismů, orgánů složitějších organismů, a dokonce i nejsložitějšího útvaru ve známém vesmíru schopného nepředstavitelně složitých výpočetních operací a generujícího vědomí – lidského mozku.

Bez kyslíku by tak život na Zemi nejspíše zůstal jenom v rodině jednobuněčných mikrobů!

Kolosální kyslíková katastrofa v průběhu času. zdroj: Alex Glass

Něco za něco

Platí zároveň, že kyslík není dokonalý. Jeho výhodou vlastně je, že je super agresivní látka, která dokáže ty zdroje energie superefektivně rozbít. Popstará se zejména o sacharidy, ale dá se říct, že je učinný i na tuky a bílkoviny. Kyslík jim umí dát do těla  daleko, daleko lépe, než třeba síra.

Navzdory jeho efektivitě je ale i pro nás v podstatě stále tak trochu „jedovatý“. Ne tak moc, aby způsobil smrt většiny živočichů jako před 2,3 miliardami let. Kyslík je ale furt hlavní příčinou toho, že naše buňky stárnou.

„Nepotřebuješ kyslík, je pro slabochy!“ Zdroj: BBC2

Velmi zjednodušeně si kyslík lze představit jako velmi „agresivní“ (reálně jde o přenos elektronů = v podstatě vysokou elektronegativitu kyslíku) element schopný efektivně „rozbíjet“ složité organické molekuly. To má ale dvě stránky mince. Kyslíkatý metabolismus je sice velmi efektivní, ale zároveň destruktivní pro buňky našich tkání, které se musí neustále regenerovat. Tedy, to samozřejmě opět musejí nejen kvůli působení kyslíku, ale z toho, co vím, na tom má kyslík velký, ne-li majoritní podíl.

Takže je to něco za něco. Avšak celková energetická bilance je ve prospěch využití kyslíku. Proto v přírodě převládl, v kyslíkatém prostředí je prostě daleko výhodnější pro chod celého organismu.

[Ladislav Loukota, Jan Kollár]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

3 komentáře: „Co „dýchal“ život kdysi dávno před příchodem kyslíku?

  • 27. října 2021 (21:30)
    Permalink

    Ten článek je perla, tedy hlavně po gramatické stránce…neexistovaly složitější živočichové…zde žili ale i sinice…Loukota, Kollár…když chci publikovat tak musím umět pravopis…pokud jste to nevěděli…pak není zač…

    Reagovat
  • 28. října 2021 (18:39)
    Permalink

    Na okraji metabolického spektra dosud žijí archaické metanogenní bakterie žeroucí jako substrát vodík a dýchající CO2 ( akceptor elektronů). Možná, že právě tyto se podíleli na prvních symbiózách vedoucích až k eukaryotním buňkám.

    Reagovat

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama