Microbial exoenzymes catalyzed the transition to an oxygenated Earth
Notice bibliographique
Résumé
Microbial exoenzymes, extracellular enzymes secreted to degrade complex organic polymers, are essential for recycling carbon and nutrients, thus sustaining primary productivity in todays oceans. Yet, their evolutionary history and role in shaping Earths early biosphere remain entirely unexplored. Here, we trace the origins of microbial exoenzymes and reveal their previously unrecognized role in driving planetary oxygenation. Our results show that exoenzymes are more common in microorganisms utilizing high-energy metabolisms, likely reflecting the energetic costs of enzyme biosynthesis and secretion. They are especially advantageous in environments rich in particulate organic matter (POM). A refined carbon cycle model indicates that early Archean oceans offered few such habitats, as low productivity and intense UV radiation rapidly photodegraded POM. However, with a Paleoproterozoic rise of atmospheric oxygen, increased oxidative weathering boosted marine primary productivity and POM accumulation, creating conditions favoring exoenzyme evolution. Molecular clock analyses further indicate that alkaline phosphatase, a key phosphorus-releasing exoenzyme, had likely emerged with the permanent rise of oxygen, enabling more efficient phosphorus recycling. We propose that exoenzymes initiated a positive feedback loop: by accelerating nutrient regeneration, they fueled cyanobacterial productivity and oxygen release, which in turn favored greater exoenzyme capacity, reinforcing long-term oxygenation of the planet.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».