Najnowsze badania opublikowane w Nature Communications ujawniają, że molibden, dziś szeroko dostępny, był niezwykle rzadkim pierwiastkiem w środowisku wczesnej Ziemi. Mimo to, jak wyjaśniają naukowcy z University of Wisconsin-Madison kierowani przez Betül Kaçar, już wtedy prymitywne organizmy nauczyły się wykorzystywać ten metal do kluczowych reakcji biochemicznych.
Molibden pełni istotną rolę jako katalizator w enzymach uczestniczących w przemianach węgla, azotu i siarki w komórkach. Bez niego tempo tych procesów byłoby zbyt wolne, by mogło podtrzymać życie. „Molibden znajduje się w centrum katalitycznym enzymów obsługujących główne reakcje węglowe, azotowe i siarkowe” – wskazała Betül Kaçar, szefowa zespołu badawczego i programu MUSE przy NASA.
Naukowcy dowodzą, że ponad 3 miliardy lat temu molibden pojawiał się w oceanach jedynie w śladowych ilościach. Znaczący wzrost tego pierwiastka nastąpił dopiero wraz z upowszechnieniem się fotosyntezy, która niemal 2,5 miliarda lat temu spowodowała tzw. Katastrofę Tlenową i miała przełomowy wpływ na ewolucję życia.
Z uwagi na niedobór molibdenu przez długi czas naukowcy zakładali, że pierwotne organizmy najpierw korzystały z innych metali – jak wolfram, który wciąż wykorzystywany jest przez niektóre mikroorganizmy w ekstremalnych środowiskach. Najnowsze analizy genetyczne i środowiskowe przeczą jednak tej hipotezie, ukazując równoległe wykorzystywanie zarówno molibdenu, jak i wolframu już we wczesnej historii Ziemi.
Przeprowadzone rekonstrukcje ewolucji molibdenu w biosferze wykazują, że pierwsze organizmy używały go już w erze eoarchaicznej, sięgającej 3,7–3,1 miliarda lat temu. Kluczową rolę odegrały tu podmorskie kominy hydrotermalne, gdzie lokalnie dostępne były śladowe ilości pierwiastków, w tym molibdenu i innych metali.
Badacze wskazują, że zdolność do wykorzystania molibdenu, mimo jego rzadkości, wynikała z szerokiego spektrum reakcji, jakie umożliwiał. Jak podsumowuje zespół MUSE, odkrycie zmienia dotychczasowe rozumienie ewolucji metabolizmu na Ziemi i dostarcza nowych wskazówek związanych z poszukiwaniem życia poza naszą planetą. Oceniają, że na innych światach życie może opierać się na zupełnie innych chemicznych rozwiązaniach, zależnie od dostępności metali w środowisku.