Kunne du forestille deg planeten vår uten oksygen? Å puste ville være umulig, og selv den enkle nytelsen av en morgenkaffe ville være utenfor rekkevidde. Det høres ut som en fremmed planet, ikke sant? Men takket være noen helt spesielle mikroorganismer — cyanobakterier — er ikke dette vår virkelighet.
Cyanobakterier er ekstraordinære mikroorganismer som revolusjonerte livet på jorden. De var de første som produserte oksygen gjennom fotosyntese, noe som gjorde dem til planetens originale oksygenfabrikker (Figur 1). Ja, disse bittesmå encellede organismene er grunnen til at vi har oksygen i dag til å puste i.
Siden deres oppstart på planeten vår, har cyanobakterier flittig utført sine livsopprettholdende oppgaver. De dukket opp lenge før dinosaurer, fisk, krypdyr, pattedyr eller andre komplekse livsformer utviklet seg på jorden (Figur 1).
Jeg betrakter dem som mine små superhelter. De er unike, ikke bare fordi de har gitt oss oksygen, men også fordi de har overlevd både gode og vanskelige tider i jordens historie. Du lurer kanskje på hva slags ubehagelige ting disse superheltene kan tåle?
La oss ta en reise tilbake i tid for å sette pris på den utrolige motstandskraften til disse små heltene. Planeten vår ble dannet for omtrent 4,5 milliarder år siden (Figur 2). Selv om vi ikke vet nøyaktig når jorden ble dekket av flytende vann, prøver forskere hardt å finne ut av dette. Vi stiller spørsmål som: «Når begynte vi å ha hav som kunne huse liv og lede til oppblomstring av de små superheltene våre?».
Mikroskopisk liv hadde en fordel av visse elementer på vår unge jord, for eksempel tilgjengeligheten av flytende vann som fungerte som et aktivt løsningsmiddel for mikrobielle livsrelaterte prosesser som skulle gjennomføres (Figur 3). Dette må ha hatt en betydelig innvirkning på næringen til de små heltene i havene.
Geologiske bevis avslører at dype hav eksisterte for rundt 3,8 milliarder år siden (kjent som den arkeiske eonen; Figur 2), men jordens overflate var sannsynligvis dekket av flytende vann lenge før dette. Noen hevder at det var veldig lite land tilgjengelig i den arkeiske tiden og store deler av planeten var dekket av hav. En blå planet. Det var i disse enorme havene våre små superhelter, cyanobakteriene, først dukket opp og deretter blomstret.
Dette var en unik tid for vår planet og livet på jorden. Mye tyder på at ultrafiolett stråling samt storskala vulkanisme produserte farlige gasser under jordens tidlige utvikling, og må ha påført disse eldgamle superheltene utfordringer, mikrobielt liv var alt annet enn enkelt! Fossile bevis på bittesmå superhelter bevart i stromatolitter fra Australia og Sør-Afrika, og de er datert tilbake til ~ 3,5 milliarder år. Stromatolitter er laminerte sedimentære strukturer og et slikt eksempel er best bevart i Nondweni grønnsteinsbeltet i Sør-Afrika (Figur 4a-b).
Over tid spilte økningen i den kontinentale landmassen en nøkkelrolle, og studier tyder på at grunne hav, i motsetning til dype hav, ble mer vanlig over tid. Cyanobakteriekolonier foretrekker å leve i grunne hav som først utviklet seg på jorden for rundt 3,0 milliarder år siden. Cyanobakterier begynte å danne kolonier i grunt vann og skapte oksygenrike oaser ved å bryte ned vannmolekyler under fotosyntesen.
Våre små helter stoppet ikke der; ettersom populasjonene deres vokste med tiden, pumpet de enda mer oksygen inn i atmosfæren vår. De produserte så mye oksygen i atmosfæren at det ble en betydelig gass for første gang i vår jords historie. Dette var en viktig overgang av oksygen fra havet til atmosfæren, som er kjent som «Den store oksidasjonshendelsen» for rundt 2,3 milliarder år siden. Denne hendelsen var en game-changer, og satte scenen for utviklingen av komplekse liv.
Historien om cyanobakterier er en superhelts reise. Disse mikroorganismene overlevde de vanskelige forholdene på den tidlige jorden og spilte en avgjørende rolle i å skape en atmosfære som lot livet blomstre. Deres evne til å drive fotosyntese og produsere oksygen la grunnlaget for den rike og mangfoldige planeten vi lever på i dag.
Når vi går gjennom vårt daglige liv, er det lett å ta luften vi puster for gitt. Men hvert pust vi tar er et vitnesbyrd om den utrolige reisen til cyanobakterier – planetens opprinnelige oksygenprodusenter. Så, neste gang du nyter et dypt friskt pust, husk på disse bittesmå superheltene som gjorde det hele mulig!
Takk til Trond H. Torsvik, Trine Sannesmoen og Annique van der Boon for hjelp med norsk oversettelse.
Jaganmoy Jodder er post-doctoral research fellow ved Senter for Planetær Beboelighet ved Universitetet i Oslo.
Dette er hans bidrag til formidlingskonkurransen 2024.
