Після першого стрибка кисню в земній атмосфері його рівень сильно впав, так що еволюції довелося почекати більше мільярда років, щоб почати створювати нові, «кисневі» форми життя.
Мільярди років тому в атмосфері Землі не було ніякого кисню, і створювати його ніхто не вмів - бактерії та архебактерії, які жили в ту пору, хоча і були фотосинтетиками, кисень при цьому не виділяли. Але десь 2,3 млрд років тому сталося те, що називають кисневою катастрофою. Сталася вона через те, що ціанобактерії навчилися кисневому фотосинтезу. Відтоді Земля, як кажуть, вже ніколи не була колишньою, тому що на ній радикально змінилася атмосфера, і ті організми, які добре почувалися в безкислородній атмосфері, були змушені піти в підпілля, поступившись «кисневим» формам життя.
Однак, незважаючи на зміни в складі атмосфери, життя на Землі розвиватися не поспішало. Різноманітність і складність живих організмів чекали другого кисневого стрибка, який стався 800 млн років тому. При цьому вважається, що рівень кисню в цей період, якщо і не зростав, то залишався постійним і досить високим. Але якщо все було так, то чому еволюція взяла такий великий таймаут? За однією з гіпотез, затримка була викликана малою доступністю мікроелементів, необхідних для роботи ферментів, і лише внаслідок подальших геохімічних процесів ці мікроелементи стали доступні живим клітинам. За іншою версією, такий довгий проміжок часу знадобився організмам, щоб створити і відрегулювати молекулярно-генетичні механізми, що дозволяють існувати в нових умовах. Однак, на думку Ноа Плаванаскі (Noah J. Planavsky) і його колег з Каліфорнійського університету в Ріверсайді, ніяких переконливих доказів таким гіпотезам немає. Зате є докази для іншого сценарію, який дослідники описують у своїй статті в Nature.
Раніше висновки про склад давньої атмосфери ґрунтувалися на даних хімічного аналізу осадових порід, що відповідають періоду кисневої катастрофи. У результаті виходило, що рівень кисню в період між першим кисневим вибухом і другим (тобто між 2,3 млрд і 800 млн років тому) становив приблизно 40% від нинішнього, тобто досить таки багато. Однак ці способи аналізу не дозволяли побачити можливих коливань у вмісті кисню. Щоб виявити такі коливання, дослідники вирішили оцінити, з якою інтенсивністю в ті часи відбувалося переміщення з суші в океан ізотопів хрому. Попадання хрому в океан можливе тільки в складі водорозчинних сполук шестивалентного хрому, а перетворення трьохвалентного хрому на шестивалентий залежить від вмісту кисню в атмосфері. При цьому важкий ізотоп 53Cr активніше взаємодіє з киснем, ніж 52Cr, так що за їх співвідношенням можна побачити коливання рівня кисню, що мали місце в найдавніші епохи. В океані хром реагує з залізом і осідає в залізних рудах.
Виявилося, що протягом загадкового періоду «мовчачої еволюції» вміст кисню в атмосфері був насправді досить невеликий - всього 0,1% від нинішньої його концентрації. Тобто рівень кисню сильно просів майже відразу ж після першого різкого його підвищення, що сталося 2,3 млрд років тому. І наступний значний стрибок кисню стався вже якраз 800 млн років тому. Тобто у життя на Землі були всі причини залишатися у відносній сплячці. Коротко про результати роботи пише NatureNews.
Звичайно, це дослідження тільки констатує факт того, що рівень кисню впав після першого стрибка вгору. Чому саме він впав, куди подівся кисень з атмосфери на цілий мільярд років, ми поки можемо тільки гадати. З іншого боку, потрібно пам'ятати, що навіть після другого кисневого стрибка еволюційний двигун не відразу заробив на повну силу, і знадобилося ще 260 млн років, щоб стався кембрійський вибух, коли за короткий час утворилося величезне безліч нових форм життя. Можливо, в період перед кембрійським вибухом якраз і відбувалися остаточні молекулярно-генетичні зміни, що дозволяють організмам використовувати всі переваги кисневої атмосфери.