Прокариоты как биопродуценты кислорода

В соответствии с суммарным уравнением оксигенного фотосинтеза (СО₂ + 2Н₂О —> [СН₂О] + Н₂О + О₂) биогенный кислород эквимолекулярен ассимилированному углероду, т. е. цианобактерии совместно с растениями ежегодно образуют 1011 т кислорода.

За сотни миллионов лет цианобактерии послужили причиной глобальных биогео-химических изменений. В частности, они подготовили условия для возникновения и биологического прогресса аэробов —от микроорганизмов до высших растений и животных.

Первые цианобактерии попали под воздействие образованных ими активных форм кислорода — синглетного кислорода, супероксидного анион-радикала, а также пероксида водорода и гидроксильного радикала, накопление которых приводит к окислительному стрессу. Поэтому условием выживания этих микроорганизмов стало приобретение защитных систем, среди которых важное место принадлежит аэробному дыханию.

За 2 млрд лет цианобактерии насытили атмосферу побочным продуктом своего метаболизма — молекулярным кислородом. В результате этого, по образному выражению Г.А.Заварзина, биосфера «вывернулась наизнанку». Вместо кислородных карманов в анаэробной среде образовались анаэробные карманы в кислородной среде.

В верхних слоях земной коры появились градиенты pH и окислительно-восстановительного потенциала, что позволило прокариотам диверсифицировать свой метаболизм и вместе с другими микроорганизмами создать сложно переплетенную трофическую сеть.