Ny forskning visar att det kan ha funnits mer kväve i havet för mellan en och två miljarder år sedan än vad man tidigare trott. tillåta marina organismer att föröka sig vid en tidpunkt då multicellularitet och eukaryot liv först dök upp.
UBC-forskare reste till Kivusjön i Demokratiska republiken Kongo, på grund av dess liknande kemi som oceanerna under den proterozoiska eonen, för cirka 2,3 till 0,5 miljarder år sedan. Det djupa vattnet i en del av sjön har inget syre och är en av de få platserna på jorden där löst järn finns i höga koncentrationer.
"Det här är första gången som vi har observerat mikrober som återvinner kväve genom att reagera det med järn i en sådan vattenmassa, sa Céline Michiels, huvudförfattare till studien och doktorand vid UBC. "Medan dessa reaktioner har observerats i labbet, deras aktivitet i Kivusjön ger oss förtroende för att de kan spela en viktig roll i naturliga ekosystem och låter oss bygga matematiska modeller som kan beskriva dessa reaktioner i hav från det förflutna."
Michiels och hennes kollegor fann att när mikroorganismer från Kivusjön reagerar järn med kväve i form av nitrat, en del av detta kväve omvandlas till gas, som går förlorad till atmosfären, men resten av kvävet återvinns från nitrat till ammonium, som förblir löst och tillgängligt för olika mikroorganismer att använda som näringsämne.
Forskargruppen använde matematiska modeller, informerad av data som samlats in från sjön Kivu, för att lära dig mer om hur denna återvinning kunde ha påverkat livet i haven under den proterozoiska eonen. De lärde sig att biologisk aktivitet inte begränsades av tillgången på kväve, som tidigare trott, utan snarare begränsades av ett annat nyckelnäringsämne, fosfor. Tillgängligheten av näringsämnen skulle ha spelat en viktig roll för att forma naturen och aktiviteten hos livet i haven vid denna tid, vilket sätter scenen för utvecklingen av flercelligt liv och eukaryoter.
"Det är verkligen spännande att vi kan använda information som återvinns från moderna miljöer som Lake Kivu för att skapa och kalibrera matematiska modeller som rekonstruerar kemi och biologi från nästan två miljarder år sedan, sa Sean Crowe, senior författare till studien och biträdande professor och Canada Research Chair in Geomicrobiology vid UBC. "Med dessa modeller och ledtrådar från stenar, vi lär oss mer och mer om hur livets utveckling i de gamla haven format jordens ytkemi under långa sträckor av tidig historia."
