Роль железа в биологической эволюции не меньше, чем у кислорода. Например, свободный кислород в атмосфере появился только после окисления большей части железа, растворенного в морской воде. В недавней статье представлена гипотеза, согласно которой возникший дефицит железа стал важным фактором движущей силы эволюции и способствовал появлению и развитию многоклеточных организмов.

Недавно выяснилось, что цианобактерии Chroococcidiopsis, живущие внутри гипсовой породы в пустыне Атакама, могут существовать и без жидкой воды. Американские ученые разобрались в том, как им это удается. Оказалось, что цианобактерии добывают воду прямо из кристаллов гипса, превращая его в ангидрид.

Фосфор — один из шести основных химических элементов, из которых строятся живые организмы. Поэтому считается, что жизнь могла возникнуть только в среде, содержащей свободный фосфор или его соединения. Но, если судить по сохранившимся отложениям, в большинстве древних водоемов концентрация фосфатов была слишком мала для появления первых живых организмов. Есть и исключения — так называемые содовые озера, образующиеся в условиях жаркого климата в бессточных котловинах. Американские ученые изучили современные содовые озера и пришли к выводу, что их аналоги в древности вполне могли стать местом зарождения жизни.

Извержение вулкана Килауэа на Гавайских островах летом 2018 года не только вызвало многочисленные разрушения и уничтожило сельскохозяйственные угодья, но и спровоцировало массовое развитие фитопланктона в близлежащих водах океана. Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Science, показывает, что бурный рост водорослей был связан с притоком в освещенный приповерхностный слой океанской воды питательных веществ, прежде всего нитратов. Несмотря на то что в базальтовой лаве азот содержится в незначительных количествах, именно вулканизм стал первичной причиной наблюдаемого явления. Горячая базальтовая лава, поступающая в океан, вызвала нагрев холодных глубинных вод, содержащих нитраты, и подъем этих вод к поверхности.

Ученые, работающие с раннепротерозойскими отложениями формации Франсвиль, содержащими структуры древних бактериальных матов, предложили новый метод поиска следов древней жизни, в котором в качестве маркера биогенного происхождения пород используется калий. Этот метод основан на том, что микробные биопленки улавливали калий из морской воды и способствовали его накоплению в глинистых минералах, которые были захоронены на дне древнего моря.

Азот является важнейшим питательным веществом для всех организмов с самого зарождения жизни на Земле. Абиотические процессы, такие как гидротермальное восстановление, фотохимические реакции или атмосферные электрические разряды молний могли способствовать преобразованию атмосферного N₂ в усвояемые организмами формы азота – NH₄⁺, HCN или NO_x, участвующие затем в биогенных процессах азотфиксации.

Nature. 2015. Vol. 520. No 7549.

Открыт химический механизм, объясняющий одну из загадок океанологии – как одноклеточным водорослям, являющимся важнейшими агентами фотосинтеза на Земле (около 50% объема продукции), удается эффективно защищать среду своего обитания от употребляющих их в пищу хищников.

PNAS. 2015. Vol. 112. No 20. 

Используя глобальные обобщения данных по калибровке потоков осадочной взвеси, авторы рассчитали объемы биосферного и петрогенного потоков частиц органического углерода.

Nature. 2015. Vol. 521. No 7551.

Арктические вечномерзлые почвы заключают в себе  огромные запасы органического углерода. Ключевую роль в процессах высвобождения этого органического почвенного углерода из бескислородных торфяных почв играют метаногенные микроорганизмы.

PNAS. 2015. Vol. 112. No 19.

Появление кислородного фотосинтеза знаменует собой начало нового этапа в эволюции сложных форм жизни на Земле, однако не понятно, когда точно произошло это событие.

PNAS. 2015. Vol. 112. No 19.

Известно, что микроорганизмы широко распространены в атмосфере и могут переноситься вместе с воздушными массами на большие расстояния. Также известно, что воздушные бактерии и грибы оказывают серьезное влияние на здоровье людей, растений и домашнего скота. Однако до последнего времени отсутствовало представление о картине географического распространения разных атмосферных микробных сообществ и факторах, определяющих характер распределения приповерхностных микробиот в масштабе всего североамериканского континента.

PNAS. 2015. Vol. 112. No 18.

Известно, что фитопланктон поглощает избыточную энергию, поступающую в океан в связи с таянием льдов, вызванным глобальным потеплением. Затем он отдает накопленную энергию обратно, тем самым еще больше повышая температуру океана. Таким образом, обитающий в океанской воде фитопланктон ускоряет повышение температуры вод Мирового океана, вызванное глобальным потеплением.

PNAS. 2015. Vol. 112. No 18. 

Знание характера смены окислительно-восстановительных условий на поверхности Земли в ходе геологической истории могло бы стать ключевым фактором понимания эволюции жизни на нашей планете. Однако оценить роль микробиотической активности в палеоистории земной среды крайне проблематично из-за практической невозможности разделения биогенных и абиогенных трансформаций горных пород.

PNAS. 2015. Vol. 112.

Аморфная кремнекислотная фаза (SiO₂), продуцируемая наземными растениями, является главным источником кремния в глобальном биогеохимическом цикле этого элемента.

PNAS. 2015. Vol. 112. No 17.

Фотовосстановительное растворение минеральных окислов Mn(IV), и прежде всего бернессита (MnO₂), в эйфотических зонах морей и озер является важнейшим процессом биогеохимического цикла марганца, связывающим окисление органического материала и осаждение элементов-примесей, ассоциирующих с окислами Mn.

PNAS. 2015. Vol. 112. No 15.

Метан, являясь ключевым компонентом глобального цикла углерода, имеет широкий спектр антропогенных и природных источников. Для идентификации источников метана традиционно используют изотопные соотношения углерода (¹³С/¹²С) и водорода (D/H).

Science. 2015. Vol. 348. No 6233.

Пары связанных изотопов, присутствующих в одном веществе, активно используются для определения температур формирования природных минералов. Подобные изотопные методы основываются на постулате о том, что в момент формирования вещества было достигнуто изотопное равновесие.

Science. 2015. Vol. 348. No 6233. 

Монооксид углерода (СО) присутствует в значительных количествах (≥ 800 ppm) в марсианской атмосфере. Это соединение вполне можно рассматривать в качестве потенциального источника энергии для метаболизма микроорганизмов, которые возможно обитают на поверхности  Марса и в его реголите.

PNAS. 2015. Vol. 112. No 14.

Условия на нашей планете иногда меняются довольно резко, и в последнее время человек вносит в это значительный вклад. К примеру, уровень углекислого газа в атмосфере сейчас далеко не самый высокий в истории Земли, но зато скорость его роста – беспрецедентно высокая: сейчас содержание СО₂ в атмосфере нашей планеты растет на 2,2% каждый год.

PNAS Early Edition. 2015.

Микроорганизмы играют роль первичного звена в биогеохимическом цикле железа. Многие бактерии используют Fe в качестве питательного вещества или акцептора (или донора) электронов.

Science. 2015. Vol. 347. No 6229.