Звідки на землі кисень 1
Майже все живе використовує для дихання кисень. Не заглиблюючись особливо в фізику і хімію процесів клітинного дихання, скажімо, що вибір еволюції упав на кисень через його високу здатність до окислення, тобто того, щоб легко приєднувати зайвий електрон. Електрон надходить в електротранспорт ланцюг від НАДH або ФАДH2 подорожує по ній, і все закінчується синтезом молекули АТФ - матеріальним еквівалентом збереженої енергії і приєднанням електрона до кисню. Вся ця реакція стає можливою, тому що такий перенос електрона енергетично вигідний, а це частково зумовлено властивостями кисню.
Коли життя на Землі зароджувалося, кисню в атмосфері практично не було, як немає його сьогодні на Венері або Марсі. Стародавні бактерії були змушені використовувати інші окислювачі. часто енергетично менш вигідні, зате доступні. NO3 -. NO2 -. Fe 3+. фумарат і диметилсульфоксид, використовувані деякими видами бактерій, мають більш високий окислювально-відновним потенціалом і менш вигідні як окислювачі. Багато бактерій, що використовують один з цих окислювачів, здатні також і до кисневого подиху. При наявності кисню вони дихають їм (це вигідніше), а коли кисню немає, - іншим своїм окислювачем (треба ж якось). Серосодержащіе окислювачі (S, SO4 -) мають більш низьким окислювально-відновним потенціалом. Це, однак, робить кисень токсичним для відповідних мікроорганізмів, і в атмосфері, що містить кисень, вони гинуть. У більш високоорганізованих життєвих форм анаеробне дихання зустрічається рідко і майже ніколи не служить основним джерелом енергії.
Чи могли високорозвинені форми життя використовувати в якості окислювача не киснем? Кисень як окислювач енергетично вигідніше більшості інших субстратів (чим нижче окислювально-відновний потенціал окислювача, тим більше енергії виділяється при проходженні електрона через електротранспорт ланцюг). Значить, дихаючі киснем організми володіли більш ефективним метаболізмом, були краще адаптовані. З енергетичної точки зору сірковмісні субстрати теж цілком вигідні. Проблема, щоправда, полягає в тому, що власники такого типу дихання гинуть в присутності кисню. До сих пір не цілком зрозуміло. чому саме це відбувається. Тобто, якби в атмосфері Землі не з'явився кисень, з часом власники сульфатного дихання могли б еволюціонувати і далі. Але кисень з'явився, і їм довелося відправитися в «резервації», куди кисень не надходить.
Питання в тому, звідки з'явився кисень. На сьогоднішній день в атмосфері Землі приблизно 20% кисню. У таких величезних кількостях його виділяють фотосинтезирующие рослини, в основному, дерева і водорості. Але фотосинтезирующие рослини самі тепер в більшості своїй дихають киснем. Щоб в ході еволюції мутації, що дозволяють дихати киснем, закріпилися, це повинно бути вигідно, значить, повинен бути кисень. У великій кількості кисень на Землі з'явився завдяки ціанобактеріям. Це азотфиксирующие бактерії, які вміють фотосинтезировать. Тобто масово кисень з'явився на Землі як побічний продукт фотосинтезу. Цю подію називають «Кисневою катастрофою», мабуть, за масштаб наслідків.
А ось на питання про те, чи був кисень до цього, залишається відкритим. Останні 40 років все впевненіше стали говорити, що кисень був і до Кисневою катастрофи, і ось тепер можливість його існування підтверджена експериментально.
До сьогоднішнього дня був відомий тільки один спосіб виникнення молекулярного кисню в тодішніх умовах. Він складається з двох стадій: дисоціації вуглекислого газу під впливом сонячного ультрафіолету на чадний газ і атомарний кисень і реакції двох атомів кисню, що вимагає третього учасника: атоми об'єднуються в молекулу, а носій (M) забирає зайву енергію.
CO2 + hν (UV) → CO + O