Существует организм, который изменил мир.
Он вызвал первое массовое вымирание в истории Земли
и проложил дорогу для сложных форм жизни.
Как?
Выпустив первые свободные молекулы кислорода в атмосферу,
будучи при этом одноклеточным организмом.
Это цианобактерии,
и история этих простейших организмов,
у которых нет даже ядра или других органелл, —
это важнейшая глава в истории жизни на Земле.
Атмосфера Земли не всегда была богата кислородом, как теперь.
3,5 миллиарда лет назад атмосфера в основном состояла из азота,
оксида углерода,
и метана.
Почти весь кислород был в составе молекул, например, воды,
а не находился в воздухе.
Океаны населяли анаэробные микробы.
Это простые, одноклеточные формы жизни, которые прекрасно живут без кислорода
и добывают энергию, поедая те молекулы, что найдут.
Но примерно 2,5-3,5 миллиарда лет назад
один из этих видов микробов,
возможно, плававший на поверхности океана,
развил новую способность: фотосинтез.
Структуры в их клеточной мембране могли использовать энергию Солнца
и превращать диоксид углерода и воду в газообразный кислород и сахарá,
которые они могли использовать как источник энергии.
Эти организмы были предками тех, кого сегодня мы зовём цианобактериями.
Их голубоватый оттенок вызван сине-зелёными пигментами,
которые поглощают необходимый им солнечный свет.
Фотосинтез дал этим древним бактериям
огромное преимущество перед остальными видами.
Теперь они могли производить собственную энергию
из почти неисчерпаемого количества исходных материалов,
так что их популяция быстро увеличилась
и они стали загрязнять атмосферу новым отходом жизнедеятельности — кислородом.
Сначала лишний кислород по капле реагировал
с железом или разлагающимися клетками,
но после нескольких сотен миллионов лет
цианобактерии уже производили кислород быстрее, чем его можно было поглотить,
и этот газ стал формировать атмосферу.
Это было большой проблемой для остальных жителей Земли.
Богатый кислородом воздух был ядовит для них.
И что же в итоге?
Около 2,5 млрд лет назад на Земле вымерли фактически все формы жизни,
а цианобактерии выжили просто чудом.
Геологи называют это событие кислородной революцией,
или кислородной катастрофой.
Но это была не единственная проблема.
Метан, будучи сильным парниковым газом, удерживал тепло на Земле,
а тут лишний кислород стал реагировать с метаном, выпуская углекислый газ и воду,
которые не удерживают столько тепла.
Атмосферная оболочка стала тоньше, что привело к первому
и, возможно, самому длинному ледниковому периоду на Земле —
Гуронскому оледенению.
В течение нескольких миллионов лет планета
была практически огромным снежным комом.
В итоге живые существа приспособились.
Аэробные организмы, способные использовать кислород как источник энергии,
начали впитывать часть избыточного газа из атмосферы.
Концентрация кислорода возрастала и падала,
пока не достигла примерно 21%, которые сохраняются и сейчас.
А возможность использовать химическую энергию кислорода
дала организмам толчок, который был необходим
для появления разнообразия и развития более сложных форм.
В этой истории цианобактерии тоже сыграли свою роль.
Сотни миллионов лет назад
некоторые другие доисторические микробы поглощали цианобактерий целиком
в процессе, который называют эндосимбиоз.
После этого микробы приобрели внутри себя собственную фабрику фотосинтеза.
Это были предки растительных клеток.
А цианобактерии стали хлоропластами —
теми органеллами, которые обеспечивают фотосинтез сегодня.
Цианобактерии по прежнему можно найти в любой точке Земли:
в океанах,
в пресной воде,
в почве,
в антарктических скалах,
на шкуре ленивца.
Они всё ещё выбрасывают в атмосферу кислород
и к тому же поглощают из неё азот,
чтобы питать растения, которые они помогли создать.
Без них жизнь на Земле была бы совсем другой.
С другой стороны, благодаря им
мы однажды почти лишились всей жизни на Земле.