É impossível hoje imaginar a vida na Terra sem oxigênio. E ainda assim, isso gás essencial aos seres vivos atuais só chegou tarde à atmosfera terrestre, graças ao desenvolvimento de certos bactérias.
Sim, a vida já existia muito antes da oxigenação da Terra! Esta fase, que ocorreu há 2,4 a 2,1 mil milhões de anos, ainda marca um importante ponto de viragem na história da vida.
Oxigenação da Terra: uma reviravolta ambiental e biológica
O aumento do nível de oxigénio livre na atmosfera conduziu, de facto, a uma extinção em massa, representando o oxigénio um elemento tóxico para a maior parte do mundo. microorganismos anaeróbios então povoando o planeta.
Esta perturbação ambiental, no entanto, levou certos organismos a desenvolver mecanismos que lhes permitam utilizar o oxigénio como fonte de energia.energia. No entanto, o metabolismo aeróbico sendo muito mais eficiente que o anaeróbio na produção de energia, essa evolução abriu caminho para o desenvolvimento de novas funcionalidades biológicas. Foi assim que surgiram os primeiros organismos eucarionteso que permitiu, muito mais tarde, o aparecimento de organismos multicelulares complexos, depois do reino animal.
Durante o Arqueano, o aparecimento da fotossíntese através de as cianobactérias causaram a oxigenação lenta da Terra. © Tim Bertelink, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
A oxigenação da Terra estaria, portanto, na origem das formas de vida muito complexas que surgiram no Cambriano. Porém, as etapas desta Grande Oxigenação ainda são pouco compreendidas. Sabemos que o oxigênio começou a ser liberado no meio ambiente graças ao surgimento da fotossíntese oxigenada, mecanismo metabólico desenvolvido por cianobactérias. Esses microrganismos unicelulares conseguiram de fato converter a energia luminosa em energia química a partir do CO2 e água. Porém, um dos subprodutos dessa reação é o dioxigênio, que é inútil para as próprias cianobactérias e, portanto, é liberado no meio ambiente.
A oxigenação está atrasada em relação ao início da fotossíntese
No entanto, alguns estudos sugerem, no entanto, que a fotossíntese oxigenada apareceu várias centenas de milhões de anos antes do início da Grande Oxigenação. Apesar da presença – nos oceanos do mundo – de cianobactérias capazes de produzir oxigênio, esse gás só teria começado a se acumular na atmosfera muito mais tarde. Para que ?
Vários factores foram apresentados para explicar este atraso, nomeadamente o processo deoxidação que ocorreu em grande escala nos oceanos. Na verdade, antes do aparecimento da fotossíntese oxigenada, os oceanos eram ricos em elementos redutores, como ferro. Porém, a chegada do oxigênio livre levou à rápida oxidação desses elementos, reação que consome oxigênio e, portanto, evita seu acúmulo no meio ambiente. Somente quando o “estoque” de elementos redutores foi completamente oxidado é que os níveis de oxigênio puderam aumentar.
Embora esta teoria seja amplamente aceita, ela não seria suficiente para explicar por si só o atraso observado na oxigenação da atmosfera.
Os ferros bandados, resultado da oxidação do ferro, testemunham o início da oxigenação da Terra. © James St. John, Wikimedia Commons, CC por 2.0
O papel da uréia e do níquel
Outros fatores também poderiam ter desempenhado um papel. Um novo estudo, publicado na revista Comunicações terra e meio ambienteanalisou assim o impacto de certos elementos químicos presente no ambiente doArqueano sobre o crescimento de cianobactérias.
Uma equipa de investigadores reproduziu em laboratório as condições de vida nesta época (entre 4 e 2,5 mil milhões de anos): oceanos ricos em compostos de amónio, cianeto e ferro, expostos a ultravioleta (UV-C) de Sol na ausência de camada de ozônio. Condições que teriam permitido a formação de quantidades significativas de ureia.
Em baixa concentração, a ureia é um nutrientegeralmente usado por cianobactérias como fonte deazotoem associação com o níquelo que promove um crescimento rápido. Em doses elevadas, entretanto, atua como inibidor.
Os resultados do estudo sugerem que os elevados níveis de ureia e níquel nos oceanos arqueanos teriam retardado o desenvolvimento das cianobactérias durante várias centenas de milhões de anos, atrasando a sua expansão e, portanto, a oxigenação da Terra.