Kronika Vesmíru (18) – Cyanobakterie a první fotosyntéza

Po vzniku prvních prokaryot (díl 17) přibližně před 3,5 miliardami let se na Zemi objevila oxygenní fotosyntéza. Geologické důsledky (BIF v dílu 15) a globální dopad na atmosféru (GOE v příštím dílu) necháváme jinde.

Nejdřív bez kyslíku

Ještě před cyanobakteriemi existovala anoxygenická fotosyntéza. Bakterie využívaly sluneční světlo, ale neštěpily vodu a neprodukovaly kyslík. Cyanobakterie přinesly oxygenní variantu: štěpení vody (H₂O) uvolňuje kyslík jako odpad.

Do té doby byl veškerý život na Zemi závislý na chemické energii (chemotrofie) – využíval vodík, sirovodík, metan nebo železo. Život byl omezený na místa, kde byly tyhle chemikálie dostupné.

Pak se objevily cyanobakterie. První organismy, které dokázaly využívat sluneční světlo k získávání energie a jako vedlejší produkt produkovat kyslík.

Oxygenní fotosyntéza:

6 CO₂ + 6 H₂O + světelná energie -> C₆H₁₂O₆ (glukóza) + 6 O₂

Poprvé v historii vesmíru byl kyslík produkován ve velkém množství jako odpadní látka.

Chlorofyl a štěpení vody

Cyanobakterie vyvinuly složitý fotosyntetický aparát obsahující chlorofyl, který dokázal štěpit vodu (H₂O) a uvolňovat z ní kyslík. Vody je na Zemi obrovské množství – na rozdíl od omezených zásob chemických sloučenin. Život tím získal prakticky neomezený zdroj energie ze Slunce.

Nejstarší fosilní důkazy cyanobakterií a jejich stromatolitů pocházejí přibližně z období 3,5 miliardy let (západní Austrálie a Jižní Afrika).

Kyslík v oceánu, anaerobi do nik

Volný kyslík se začal hromadit nejdřív v oceánech. Okamžitě ho spotřebovávaly reakce s minerály a rozpuštěným železem – tak vznikaly pruhované železné formace v dílu 15. Anaerobní organismy byly vytlačeny do úzkých ekologických nik. Chemický charakter planety se začal měnit.

Globální přechod k oxidační atmosféře a masové vymírání anaerobů přijde až o miliardu let později – v dílu 19. Byl položen základ pro budoucí oxidaci atmosféry. Otevřela se cesta ke složitějšímu životu: eukaryota a mnohobuněčné organismy potřebují hodně energie, kterou poskytuje kyslík.

Bez cyanobakterií bychom dnes neměli kyslíkovou atmosféru a pravděpodobně by tady nebyl komplexní život vůbec.

V dílu 19 uvidíme, co se stalo, když produkce kyslíku konečně překonala kapacitu planetárních pohlcovačů – Velkou oxidační událost (GOE).