Ny forskning i Vetenskapens framsteg avslöjar den avgörande roll som mikrober från prekambriska eoner kan ha spelat i två av de tidiga jordens största mysterier.

University of British Columbia (UBC) forskare, och medarbetare från universiteten i Alberta, Tübingen, Autònoma de Barcelona och Georgia Institute of Technology, fann att förfäder till moderna bakterier odlade från en järnrik sjö i Demokratiska republiken Kongo kunde ha varit nyckeln till att hålla jordens svagt upplysta tidiga klimat varmt, och att bilda världens största järnmalmsfyndigheter för miljarder år sedan.

Bakterierna har speciella kemiska och fysikaliska egenskaper som i fullständig frånvaro av syre tillåter dem att omvandla energi från solljus till rostiga järnmineraler och till cellulär biomassa. Biomassan orsakar i slutändan produktionen av den potenta växthusgasen metan av andra mikrober.

"Med hjälp av moderna geomikrobiologiska tekniker, vi fann att vissa bakterier har ytor som tillåter dem att driva ut järnmineraler, gör det möjligt för dem att exportera dessa mineraler till havsbotten för att göra malmfyndigheter, sa Katharine Thompson, huvudförfattare till studien och Ph.D. student vid institutionen för mikrobiologi och immunologi.

"Separerade från deras rostiga mineralprodukter, dessa bakterier fortsätter sedan att mata andra mikrober som gör metan. Det är metan som troligen höll jordens tidiga atmosfär varm, även om solen var mycket mindre ljus än idag."

Detta är en möjlig förklaring till "svag-ung-sol"-paradoxen, har sitt ursprung av astronomen Carl Sagan. Paradoxen är att det fanns flytande hav på den tidiga jorden, men värmebudgetar beräknade från den tidiga solens ljusstyrka och modern atmosfärisk kemi antyder att jorden borde ha varit helt frusen. En frusen jord skulle inte ha försörjt särskilt mycket liv. En metanrik atmosfär som bildades i samband med storskaliga järnmalmsfyndigheter och liv föreslogs ursprungligen av atmosfärsforskaren James Walker vid University of Michigan 1987. Den nya studien ger starka fysiska bevis för att stödja teorin och finner att mikroskala bakteriell-mineralinteraktioner var sannolikt ansvariga.

"Den grundläggande kunskapen vi får från studier med moderna geomikrobiologiska verktyg och tekniker förändrar vår syn på jordens tidiga historia och de processer som ledde till en planet beboelig av komplext liv inklusive människor, " sa senior författare av tidningen, Sean Crowe, Canada Research Chair i Geomicrobiology och docent vid UBC.

"Denna kunskap om de kemiska och fysikaliska processer genom vilka bakterier interagerar med sin omgivning kan också användas för att utveckla och designa nya processer för resursåtervinning, nya bygg- och konstruktionsmaterial, och nya metoder för att behandla sjukdomar."

I framtiden, sådan geo-mikrobiologisk information kommer sannolikt att vara ovärderlig för storskaliga geoteknikinsatser som kan användas för att avlägsna koldioxid från atmosfären för kolavskiljning och lagring, och återigen påverka klimatet genom bakteriella mineralinteraktioner.