أكسجين داكن

التبعات

ومن ناحية أخرى، على الرغم من تنوع مسارات إنتاج الأكسجين الداكن، فقد كان يُعتبر تقليديًا ضئيل الأهمية في أنظمة الأرض. تشير الأدلة الحديثة إلى أن O2 يُنتج ويُستهلك في بيئات مظلمة وظاهريًا خالية من الأكسجين على نطاق أوسع مما كان يُعتقد سابقًا، مما يحمل تبعات مهمة على الدورات البيوجيوكيميائية العالمية.

الأدلة التجريبية

ومن جهة أخرى، نظم بيئية في المياه الجوفية: تم قياس تركيزات الأكسجين المذاب في مياه جوفية قديمة كان يُعتقد سابقًا أنها خالية من الأكسجين. يُعزى وجود O2 إلى مجتمعات ميكروبية قادرة على إنتاج الأكسجين الداكن والتحلل الإشعاعي للماء. وتدعم تحليلات الميتاجينومية ودراسات تحليل النظائر للأكسجين هذا الإنتاج المحلي للأكسجين بدلاً من اختلاطه مع الأكسجين الجوي.

علاوةً على ذلك، قدمت الدراسات الحديثة أدلة على إنتاج الأكسجين الداكن في بيئات جيولوجية وتحت سطح الأرض مختلفة:

ومن ناحية أخرى، بيئات قاع البحر: أشارت دراسة حول عقيدات المنغنيز في قاع البحر العميق إلى إمكانية حدوث إنتاج أكسجين داكن لاأحيائي. الآلية المقترحة هي التحليل الكهربائي، حيث تم تسجيل فولتية على سطح العقيدات. ومع ذلك، لم يتم قياس أي فولتية كافية لتحليل الماء، ولا يزال مصدر الطاقة للتحليل الكهربائي غير معروف، ولم تجد التجارب السابقة في نفس المنطقة أي دليل على إنتاج الأكسجين.

الإنتاج اللاأحيائي

علاوةً على ذلك، فضلًا عن تكوين O2 المباشر، غالبًا ما تنتج هذه العمليات مركبات الأكسجين التفاعلية (ROS)، مثل جذور الهيدروكسيل (OH•) والأكسيد الفائق (O2•-) وفوق أكسيد الهيدروجين (H2O2). ويمكن تحويل هذه المركبات إلى O2 وماء إما بطريقة حيوية، من خلال إنزيمات مثل سوبر أكسيد ديسميوتاز وكاتالاز، أو بطريقة لاأحيائية، من خلال تفاعلات مع الحديد الثنائي والمعادن المختزلة الأخرى.

علاوةً على ذلك، يمكن أن يحدث إنتاج الأكسجين الداكن اللاأحيائي من خلال عدة آليات، مثل:

في هذا الإطار، تحليل إشعاعي للماء: تحدث هذه العملية عادةً في النظم البيئية الجيولوجية الداكنة، مثل طبقة المياه الجوفية، حيث يؤدي اضمحلال العناصر المشعة في الصخور المحيطة إلى تحلل جزيئات الماء، مما يؤدي إلى إنتاج O2.

وعلى صعيد آخر، أكسدة الجذور الراديكالية المرتبطة بالسطح: على المعادن الحاوية على السيليكون مثل المرو، يمكن أن تخضع الجذور الراديكالية المرتبطة بالسطح لعملية الأكسدة، مما يساهم في إنتاج O2.

الإنتاج الحيوي

وعلى صعيد آخر، يتم إنتاج الأكسجين الداكن الحيوي بواسطة الميكروبات عبر عمليات ميكروبية مختلفة، منها:

وفي هذا الصدد، تحلل أكسيد النيتريك: يشمل تحلل أكسيد النيتريك (NO) إلى O2 وغاز ثنائي النيتروجين (N2) أو أكسيد النيتروس (N2O).

ومن جهة أخرى، : يتضمن هذا التفاعل تفاعل عدم تناسب للكلوريت (ClO2-) لإنتاج O2 وأيونات الكلوريد.

من جانب آخر، تحلل الماء بواسطة المثانوبكتينات: يمكن للمثانوبكتينات أن تحلل جزيئات الماء لإنتاج O2.

كذلك، تمكن هذه العمليات المجتمعات الميكروبية من الحفاظ على الأيض الهوائي في البيئات التي تفتقر إلى الأكسجين.