Kronika Vesmíru (18) – Cyanobakterie a první fotosyntéza

Po vzniku prvních prokaryot (díl 17) přišla revoluce, která změnila planetu navždy. Přibližně před 3,5 miliardami let se na Zemi objevila oxygenní fotosyntéza. Tento díl vysvětluje mechanismus — geologické důsledky (BIF v dílu 15) a globální dopad na atmosféru (GOE v příštím dílu) necháváme na jiná místa v Kronice.

Anoxygenická vs. oxygenická fotosyntéza

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. Tato inovace změnila planetu navždy.

Revoluce, která změnila planetu

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

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

Tento proces se nazývá 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.

Jak to probíhalo

Cyanobakterie nebyly jen obyčejné bakterie. Vyvinuly složitý fotosyntetický aparát obsahující chlorofyl, který dokázal štěpit vodu (H₂O) a uvolňovat z ní kyslík. Tento mechanismus byl revoluční, protože vody je na Zemi obrovské množství – na rozdíl od omezených zásob chemických sloučenin.

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

Okamžité důsledky (chemie, ne geologie)

• Začalo se hromadit volný kyslík — nejprve v oceánech, kde ho okamžitě spotřebovávaly reakce s minerály a rozpuštěným železem (tak vznikaly pruhované železné formace v dílu 15).
• Anaerobní organismy byly vytlačeny do úzkých ekologických nik.
• Život získal prakticky neomezený zdroj energie ze Slunce.

Globální přechod k oxidační atmosféře a masové vymírání anaerobů přijde až o miliardu let později — v dílu 19.

Význam pro celý příběh

Toto období je klíčové, protože:

• Život poprvé získal prakticky neomezený zdroj energie (Slunce).
• Začal se dramaticky měnit chemický charakter planety.
• Byl položen základ pro budoucí oxidaci atmosféry.
• Otevřela se cesta ke složitějšímu životu (eukaryota a mnohobuněčné organismy potřebují hodně energie, kterou poskytuje kyslík).

Cyanobakterie jsou tak jedny z nejdůležitějších organismů v historii Země. Bez nich bychom dnes neměli kyslíkovou atmosféru a pravděpodobně by zde nebyl komplexní život vůbec.

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