例如，生物体需要氮作为蛋白质形成的主要组成部分。然而，尽管我们的大气中含有大量氮，但人类和绝大多数植物都无法直接从空气中吸收它。
因此，就像今天一样，地球上的早期生命依赖于微生物的固氮作用。换句话说，它们将大气中的氮转化为生物体可以吸收和利用的氮化合物。
数十亿年前地球上发生的过程的细节远未被人知晓：早期地球上的氮源是什么?它们是如何使用的?这对生命的进一步发展意味着什么?
RPTU 研究员 Michelle Gehringer 博士正在研究这些问题。她是一名地球微生物学家，研究微生物与地球化学过程之间的相互作用。
在变化的环境条件下稳定固氮
在她的领导下，最近验证了一种测量方法，表明生物固氮在不断变化的大气成分下保持稳定。要了解研究人员的方法，重要的是要知道氮有两种稳定同位素，可以说是两种不同的状态，即15 N 和14 N。
格林格解释说：“氮气是轻原子14 N 和重原子15 N 的混合物。现代微生物在新陈代谢中使用氮时，会以一定的比例使用这两种同位素。我们通过燃烧含氮生物质并收集燃烧过程中产生的氮气来测量这一点。”
Gehringer 表示：“到目前为止，人们一直认为微生物具有相同的15 N/ 14 N 比率，即使它们生活在完全不同的环境条件下，没有氧气，二氧化碳含量要高得多。然而，还没有人测试过这是否真的正确。”然而，由于环境条件会影响代谢率，因此它们也可能影响15 N/ 14 N 比率。
研究人员在与早期地球相似的环境条件下培养了蓝藻，即没有氧气，二氧化碳含量非常高。“我们发现蓝藻的15 N/ 14 N 比率保持稳定。因此，我们的结果支持这一假设，即这一比率在整个地球历史中都是相同的。”
氮也以溶解铵的形式被吸收
在此基础上，格林格与其他研究人员(在英国诺森比亚大学的阿什利·马丁博士和英国圣安德鲁斯大学的伊娃·斯图肯博士的领导下)研究了古代叠层石(即有机来源的沉积岩)中的氮循环。
这些古老的岩石大约有 27 亿年的历史，其中含有各种微生物的尸体，可以为研究人员提供有关过去这些微生物的生态系统和环境生态位的信息。格林格说：“我们获得了原始、未风化的岩石，我们将其磨成细粉，并分析了氮同位素。”