Az egysejtű, ami majdnem kiirtott minden életet a Földön

„Szükségessé vált a falu elpusztítása annak érdekében, hogy megmenthessük” – mondta egy amerikai őrnagy a vietnami háború idején. Az idézetet azóta már többszörösen eltorzították, de nem kell ahhoz őrnagynak lenni, hogy ilyen okos következtetésekre jussunk. A cianobaktériumok nélkül például nem lenne élet a Földön – mégis nekik köszönhető, hogy a Földről több milliárd éve csaknem minden élet kipusztult.

A cianobaktériumok nagyjából az első oxigénmolekulákkal egy időben jelentek meg a Földön. Primitív, egysejtű létformák ezek, még sejtmagjuk sincs - mégis nagy szerepet játszottak abban, hogy a Föld ma ismert élővilága kialakulhasson.

A Föld légköre nem dúskált mindig az oxigénben. Az atmoszféra többnyire nitrogénből (N₂), szén-dioxidból (CO₂) és metánból (CH₄) állt. Az ősóceánban úszkáló anaerob – tehát oxigént nem igénylő – mikrobák nagyjából 2,5-3,5 milliárd éve a víz felszínére kerülve, a napfény hatására fotoszintetizálni kezdtek. Ezek voltak a cianobaktériumok ősei.

A cianobaktériumok a fotoszintézis során a szén-dioxidot és a vizet cukorrá és oxigénné alakították. A cukor rengeteg energiát jelentett számukra, és olyan evolúciós előnyt, aminek köszönhetően szinte minden más baktériumfajtát túlszaporodtak az óceánokban. A cianobaktérium-populáció valósággal felrobbant, és melléktermékként rengeteg oxigén képződött.

De az oxigén voltaképpen mérgező anyagcseretermék. Korrozív gáz, mint a fluorin, melyet üvegmarásra használnak. És amikor bizonyos növényi sejtek hulladéktermékeként először képződött oxigén - úgy nagyjából hárommilliárd évvel ezelőtt -, iszonyú válságot okozott minden más életforma számára ezen a bolygón. Azok a növényi sejtek halálos méreggel szennyezték be a környezetüket.

– mondta a matematikus Ian Malcolm a Jurassic Parkban. A cianobaktériumokra gondolt. Az általuk termelt oxigént kezdetben felszívták a vastartalmú kőzetek és a bomló szerves anyagok, de idővel olyan sokan lettek, hogy a cianobaktériumok által termelt oxigén néhány százmillió év alatt felgyűlt a légkörben. A Föld egyre oxigéndúsabb hellyé vált.

A többi egysejtű számára ez ökológiai katasztrófát jelentett. Két és fél milliárd éve az oxigén szinte minden élőlényt kiirtott; a tudósok csak oxigénkatasztrófa néven emlegetik a jelenséget. A légkörben azelőtt rengeteg metán volt. Mint tudjuk, a metán üvegházhatású gáz, és segített melegen tartani a Földet. De a metán (CH₄) rekacióba lépett az oxigénnel (O₂), amiből szén-dioxid (CO₂) és víz (H₂O) képződött. Ez már nem tudott annyi hőt megtartani, mint a metán, így a Föld légköre lehűlt, és beköszöntött az első igen hosszú ideig tartó, úgynevezett huroni jégkorszak. A folyamat 2,4 milliárd éve kezdődött és csaknem 300 millió évig tartott.

Az élet alkalmazkodott a megváltozott feltételekhez. Az aerobikus organizmusok elkezdték felszívni a légkör oxigéntartalmát, ami nagy energiát jelentett számukra; végső soron ez segítette elő az evolúciót. Az óceánokban egyre nagyobb baktériumok tűntek föl, amik egészben nyelték le a cianobaktériumokat – ezt a folyamatot endoszimbiózisnak hívják. A cianobaktériumok azonban az új baktériumokban is folytatták a fotoszintézist; a két baktériumtípus így létrejött hibridjéből alakultak ki az első növényi sejtek.

A cianobaktériumok még ma is léteznek, és szinte mindenhol megtalálhatók az erdőktől az óceánokig. Még mindig oxigént okádnak a légkörbe, miközben felszívják a nitrogént; így ammónia (NH3) jön létre, ami igen hatékonyabb műtrágya-alapanyag. A hasznosságuk tehát elvitathatatlan. Nélkülük nem lenne élet a Földön, legalábbis nem a ma ismert formájában. Ennek fényében ironikus, hogy épp a cianobaktériumok miatt tűnt el egyszer majdnem minden élet a Földről.