Hvordan gamle mikrober skabte massive malmforekomster, satte scenen for tidligt liv på Jorden

Ny forskning i Videnskab fremskridt afslører den afgørende rolle, som mikrober fra prækambriske eoner kan have spillet i to af den tidlige Jords største mysterier.

University of British Columbia (UBC) forskere, og samarbejdspartnere fra universiteterne i Alberta, Tübingen, Autònoma de Barcelona og Georgia Institute of Technology, fandt ud af, at forfædre til moderne bakterier dyrket fra en jernrig sø i Den Demokratiske Republik Congo kunne have været nøglen til at holde Jordens svagt oplyste tidlige klima varmt, og ved at danne verdens største jernmalmforekomster for milliarder af år siden.

Bakterierne har særlige kemiske og fysiske egenskaber, der i fuldstændigt fravær af ilt tillader dem at omdanne energi fra sollys til rustne jernmineraler og til cellulær biomasse. Biomassen forårsager i sidste ende andre mikrobers produktion af den potente drivhusgas metan.

"Ved brug af moderne geomikrobiologiske teknikker, vi fandt ud af, at visse bakterier har overflader, der tillader dem at uddrive jernmineraler, gør det muligt for dem at eksportere disse mineraler til havbunden for at lave malmforekomster, " sagde Katharine Thompson, hovedforfatter på undersøgelsen og ph.d. studerende på afdelingen for mikrobiologi og immunologi.

"Adskilt fra deres rustne mineralprodukter, disse bakterier fortsætter derefter med at fodre andre mikrober, der laver metan. Det metan er det, der sandsynligvis holdt Jordens tidlige atmosfære varm, selvom solen var meget mindre skarp end i dag."

Dette er en mulig forklaring på 'svag-ung-sol'-paradokset, stammer fra astronomen Carl Sagan. Det paradoksale er, at der var flydende oceaner på den tidlige Jord, alligevel indebærer varmebudgetter beregnet ud fra den tidlige Sols lysstyrke og moderne atmosfæriske kemi, at Jorden burde have været fuldstændig frosset. En frossen Jord ville ikke have understøttet ret meget liv. En metan-rig atmosfære dannet i forbindelse med store jernmalmforekomster og liv blev oprindeligt foreslået af University of Michigans atmosfæreforsker James Walker i 1987. Det nye studie giver stærke fysiske beviser til støtte for teorien og finder, at mikroskala bakterie-mineral interaktioner var sandsynligvis ansvarlige.

"Den grundlæggende viden, vi får fra undersøgelser, der bruger moderne geomikrobiologiske værktøjer og teknikker, transformerer vores syn på Jordens tidlige historie og de processer, der førte til en planet beboelig af komplekst liv, herunder mennesker, " sagde senior forfatter af avisen, Sean Crowe, Canada Research Chair i Geomikrobiologi og lektor ved UBC.

"Denne viden om de kemiske og fysiske processer, hvorigennem bakterier interagerer med deres omgivelser, kan også bruges til at udvikle og designe nye processer til ressourcegenvinding, nye bygge- og konstruktionsmaterialer, og nye tilgange til behandling af sygdom."

I fremtiden, sådan geo-mikrobiologisk information vil sandsynligvis være uvurderlig for storstilet geoingeniørbestræbelser, der kan bruges til at fjerne CO2 fra atmosfæren til kulstoffangst og -lagring, og igen påvirke klimaet gennem bakterielle mineralinteraktioner.