Kyslík môže evolúcii pomôcť, alebo aj jej brániť: Rozhoduje pritom tento dôležitý faktor
V rámci novej štúdie sa vedci pozreli na prvé okysličenie atmosféry a zistili, prečo sa následne nedialo nič výrazné.
Pred 2,5-miliardami rokov nastala takzvaná veľká oxidačná udalosť, ktorá podľa hypotézy vedcov viedla ku vzostupu komplexných mnohobunkových organizmov. V rámci nej sa zároveň predpokladá, že čím viac kyslíku sa v atmosfére nachádza, tým väčšie organizmy môžu vzniknúť.
Otestovať túto hypotézu v laboratóriu sa však ukázalo byť nesmierne náročné. Vedci z Georgia Tech však objavili spôsob, ako sa to dá spraviť. Využili pritom niekoľko vedných procesov, vrátane upriamenej evolúcie, syntetickej biológie a matematických modelov. Výsledky ich štúdie prinášajú nové poznatky o okysličení planéty a evolúcií prvotných mnohobunkových organizmov.
„Pozitívne účinky kyslíku na evolúciu mnohobunkových organizmov sú závislé od dávky. Prvé okysličenie atmosféry našej planéty by s najväčšou pravdepodobnosťou výrazne obmedzilo evolúciu mnohobunkových organizmov, nie podporilo,“ vysvetľuje G. Ozan Bozdag, vedúci štúdie.
Dodáva, že pozitívne účinky kyslíku sa začínajú prejavovať len pri jeho vysokej koncentrácii. Štúdia je zároveň dôkazom toho, že účinky kyslíku sú oveľa komplikovanejšie, než sa spočiatku zdalo. Kráča podľa všeobecnej predstavy o tom, že okysličenie atmosféry Zeme pomohlo evolúcii a podľa niektorých výskumníkov je okysličenie atmosféry podmienkou pre vývoj komplexných mnohobunkových organizmov.
„Nikomu sa zatiaľ nepodarilo tento dej priamo otestovať, nemali sme totiž k dispozícií modely, ktoré by dokázali simulovať mnohogeneračnú evolúciu a ukázať celú škálu rôznych podmienok, ktoré na Zemi existovali,“ vysvetľuje Will Ratcliff, jeden z autorov štúdie.
Kyslík ako „obmedzovač“ evolúcie
Vedci vykonali experiment, počas ktorého pracovali s druhom kvasiniek. Tie vyvíjali naprieč 800 generáciami a sledovali, kedy organizmy zväčšia svoju veľkosť. Ukázalo sa, že svoju veľkosť zdvojnásobili mimoriadne rýchlo, ak nemali prístup ku kyslíku. Populácie v mierne okysličenom prostredí nevykazovali žiadnu zmenu veľkosti. Všimli si však ešte niečo pozoruhodnejšie.
„Výsledok bol rovnaký v dvoch prípadoch. Kvasinky zdvojnásobili svoju veľkosť keď nemali prístup ku kyslíku, alebo keď ho mali veľa. Keď sa populácia nachádzala v slabo okysličenom prostredí, nenastala žiadna zmena,“ tvrdí Ratcliff.
Hoci sa to môže na prvý pohľad zdať zvláštne, v skutočnosti ide o veľmi predvídateľný efekt, ako hovoria autori štúdie. Kyslík totiž slúži ako zdroj a keď sa dostane k bunkám, tie získajú výrazné metabolické výhody. Ak sa v atmosfére nenachádza kyslíku veľa, nemôže sa vstrebať hlboko do organizmov. Tie sú teda menšie, aby čo najviac ich buniek získalo prístup ku kyslíku. V tomto prípade ide o obmedzenie, ktoré sa nedeje, ak kyslík v atmosfére neexistuje, alebo ho je v atmosfére dostatok.
Neprehliadnite
Touto prácou autori vysvetľujú, prečo sa počas prvej miliardy rokov po okysličení atmosféry takmer nič nedialo. Vo vedeckých kruhoch je toto obdobie známe aj ako „Najnudnejšia časť histórie Zeme“.
Komentáre