L'ossigenazione dell'atmosfera terrestre è stata grazie, in parte, alle particelle di ferro e silice nell'antica acqua di mare, secondo un nuovo studio di geomicrobiologi dell'Università di Alberta. Ma questi risultati risolvono solo una parte di questo antico mistero.

I primi organismi chiamati cianobatteri producevano ossigeno attraverso la fotosintesi ossigenata, con conseguente ossigenazione dell'atmosfera terrestre. Ma i cianobatteri avevano bisogno di protezione dai raggi UV del sole per evolversi. È qui che entrano in gioco le particelle di ferro e silice nell'antica acqua di mare, secondo Aleksandra Mloszewska, un ex dottorato di ricerca studente che ha condotto la ricerca sotto la supervisione dei professori Kurt Konhauser e George Owttrim.

Il team di ricerca ha caratterizzato l'effetto dello stress UV sui cianobatteri e il grado di radiazione attraverso il mezzo di acqua di mare attraverso una combinazione di fattori microbiologici, spettroscopico, tecniche geochimiche e modellistiche. Hanno scoperto che la presenza di alte concentrazioni di silice e ferro nell'acqua del mare primitivo ha permesso la formazione di particelle di ferro-silice che sono rimaste sospese nell'oceano per lunghi periodi di tempo.

"In effetti, le particelle di ferro-silice fungevano da antico schermo solare per i cianobatteri, proteggendoli dagli effetti letali dell'esposizione diretta ai raggi UV, " ha spiegato Konhauser. "Questo era fondamentale sulla Terra primordiale prima che si stabilisse uno strato di ozono sufficientemente spesso che potesse consentire al plancton marino di diffondersi in tutto il mondo, come accade oggi».

Ma questa è solo una parte della storia.

Owttrim ha affermato che l'accumulo di ossigeno atmosferico da parte dei cianobatteri ha facilitato l'evoluzione della respirazione basata sull'ossigeno e degli organismi multicellulari, ciò che rimane un mistero è il motivo per cui ci è voluto così tanto tempo perché l'ossigeno libero si accumulasse in modo permanente nell'atmosfera dopo l'evoluzione iniziale dei cianobatteri.

Mentre le particelle di ferro-silice avrebbero permesso ai primi cianobatteri di sopravvivere, Le radiazioni UV avrebbero comunque impedito la loro crescita diffusa.

"È probabile che i primi cianobatteri non sarebbero stati così produttivi come lo sono oggi a causa degli effetti dello stress UV. Fino a quando l'accumulo di sufficiente ossigeno derivato dai cianobatteri non ha consentito lo sviluppo di un mezzo di protezione più permanente, come uno strato di ozono, Lo stress UV potrebbe aver giocato un ruolo ancora più importante nel plasmare la struttura dei primi ecosistemi, " ha spiegato Mloszewska.

Le nuove scoperte stanno aiutando i ricercatori a capire come i primi cianobatteri sono stati colpiti dall'alto livello di radiazioni sulla Terra primordiale e dalle dinamiche ambientali che hanno influenzato la storia dell'ossigenazione della nostra atmosfera.

"Questi risultati potrebbero essere utilizzati anche come caso di studio per aiutarci a comprendere il potenziale per l'emergere di vita su altri pianeti che sono colpiti da elevati livelli di radiazioni UV, per esempio pianeti rocciosi delle dimensioni della Terra all'interno delle zone abitabili dei vicini sistemi stellari M-nane come TRAPPIST-1, Prossima Centauri, LHS 1140 e Ross 128 tra gli altri, ", ha detto Mloszewska.

La ricerca è stata condotta in collaborazione con i colleghi dell'Università di Tubinga e della Yale University ed è stata supportata dal National Science and Research Council of Canada, e dall'Istituto di astrobiologia delle terre alternative della NASA.

La carta, "La radiazione UV ha limitato l'espansione dei cianobatteri nei primi ambienti fotici marini" è pubblicata in Comunicazioni sulla natura .