Az oxigén, a Föld légkörének létfontosságú összetevője, de nem mindig volt jelen olyan mennyiségben, mint ma. A Föld 4,5 milliárd éves élettartamának közel felében a légkörből hiányzott az oxigén. Az oxigénszegény légkörből oxigénben gazdag légkörré való átalakulás fokozatos folyamat volt, amelyet egy figyelemre méltó mikroba a cianobaktériumok evolúciója alakított.
Amikor a Föld körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt kialakult, légköre jelentősen különbözött a mai összetételétől. Kezdetben a Földnek redukáló légköre volt, amely elsősorban szén-dioxidból, metánból és vízgőzből állt. A napfény kulcsszerepet játszott, mivel a vízgőzt oxigénre és hidrogénre bontotta. A keletkező oxigén azonban gyorsan reakcióba lépett a metánnal, és a földkéregben megkötődött, minimális nyomokat hagyva a légkörben.
Körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt a földi élet anaerob környezetben kezdődött, az óceánban található ásványi anyagokat használva fel energiaként. Körülbelül 2,7 milliárd évvel ezelőtt azonban megjelentek a cianobaktériumok, mint a mikrobák egyedülálló, fotoszintézisre képes csoportja. Ezek a mikrobák rendelkeztek azzal a rendkívüli képességgel, hogy a napfényből energiát termeljenek, üzemanyagforrásként vizet használva, és melléktermékként oxigént szabadítva fel.
A nagy oxidációs esemény
A következő 200-300 millió év során a cianobaktériumok folyamatosan oxigént bocsátottak a tengervízbe. Ahogy az oxigénszint növekedett más elemekkel reagálni már nem tudott, így nem tudott megkötődni ásványi anyagokban sem. Ez a Nagy Oxidációs Esemény néven ismert esemény 2,4-2,1 milliárd évvel ezelőtt következett be. Az oxigén fokozatosan felhalmozódott a légkörben, kiszorítva a metánt és megváltoztatva a Föld légkörének összetételét.
A Nagy Oxidációs Eseménynek mélyreható következményei voltak, átformálta a Föld légkörének kémiáját és befolyásolta az éghajlat dinamikáját. Az oxigénszint emelkedése a metán kiszorulásához vezetett, hozzájárulva a Föld egyik legkorábbi jégkorszakához. Emellett az oxigén elősegítette az ózonréteg kialakulását, amely megvédte a bolygót a káros UV-sugárzástól.
Míg a cianobaktériumok oxigéntermelése az anaerob életformák kihalását jelentette, az aerob anyagcsere kialakulásának utat nyitott. A kezdetben méregnek tekintett oxigén magas redoxpotenciálja miatt nélkülözhetetlenné vált a légzéshez. A szervezetek alkalmazkodtak az oxigén jelenlétéhez — írja az ASM.
A cianobaktériumok a napfény hasznosítására és az oxigén felszabadítására irányuló innovatív képességük révén kulcsszerepet játszottak a Föld evolúciójában. A Nagy Oxidációs Esemény fordulópont volt, amely alakította a légkört, az éghajlatot és az aerob életformák megjelenését. A cianobaktériumoknak köszönhetjük, hogy a Föld olyan formában létezik, amilyenben ma is láthatjuk.
Ezeket a cikkeket is érdemes elolvasni:
