Pierwotne mikroorganizmy zaczęły wytwarzać tlen metodą fotosyntezy miliard lat wcześniej, niż do tej pory myśleliśmy - twierdzi na łamach czasopisma "Heliyon" biolog z Imperial College London. Wyniki jego badań sugerują, że organizmy żywe na naszej planecie miały dostęp do tlenu już krótko po tym, jak się na Ziemi pojawiły - około 3,6 miliarda lat temu. Do tej pory pierwszych śladów tlenu doszukiwano się w dawnych skałach, teraz posłużono się zupełnie inną, genetyczną metodą. Autor pracy sprawdził, jak długo mogła trwać ewolucja kluczowego dla fotosyntezy tlenowej enzymu i to pozwoliło przesunąć początki wydzielania tlenu o miliard lat.
Do tej pory wydawało się, że pierwszymi wydzielającymi tlen organizmami na Ziemi były sinice. Wyniki najnowszych badań sugerują jednak, że umiejętność tę posiadły już istniejące dużo wcześniej bardziej pierwotne bakterie. Wyniki moich analiz wskazują, że proces, który podtrzymuje obecnie niemal całe życie na Ziemi trwa znacznie dłużej, niż dotąd przypuszczaliśmy - mówi autor, dr Tanai Cardona. Może się okazać, że wczesna dostępność tlenu pozwoliła bakteriom różnicować się i zdominować świat przez miliardy lat - dodaje.
Wyróżniamy dwa rodzaje fotosyntezy: tlenową, w której dzięki energii słonecznej rozkładowi ulegają cząsteczki wody, a wydziela między innymi tlen, a także beztlenową, z wykorzystaniem m.in. siarkowodoru, żelaza lub arsenu, w której tlen nie powstaje. Cały występujący na Ziemi tlen pochodzi z fotosyntezy tlenowej, która podtrzymuje wszelkie złożone życie na naszej planecie. Do tej pory uważano, że organizmy na Ziemi najpierw opanowały fotosyntezę beztlenową i do około 2,4 miliarda lat temu tlenu w atmosferze Ziemi praktycznie nie było. Dr Cardona stawia teraz na łamach czasopisma "Heliyon" odważną tezę, przesuwającą tę granicę miliard lat wstecz.
Wcześniej stosowane metody badania tego typu procesów polegały na poszukiwaniu śladów tlenu w strukturze dawnych skał. Badacz z ICL zastosował inną metodę, przyglądając się procesowi ewolucji maszynerii molekularnej, która fotosyntezę umożliwia, w tym wbudowanym w błony biologiczne kompleksom białkowo-barwnikowym, zwanym fotosystemem 1 i fotosystemem 2. Pierwszy z nich wykorzystują zarówno fotosynteza tlenowa, jak i beztlenowa, przy czym w każdym z tych przypadków niektóre z jego elementów wyglądają nieco odmiennie. Dr Cardona przeanalizował, jak dawno mogła pojawić się różnica kodujących je genów i ustalił, że nastąpiło to już około 3,4 miliarda lat temu.
W tamtych czasach sinic, które miały jako pierwsze wytwarzać tlen, jeszcze nie było, musiały się tym zajmować inne, bardziej pierwotne mikroorganizmy. Ta praca zawiera pierwszą próbę czasowej oceny ewolucji fotosystemów - mówi dr Cardona. Wyniki wskazują, że proces fotosyntezy tlenowej pojawił się już na bardzo wczesnym etapie ewolucji życia. To może pomóc rozwiązać niektóre z istniejących do tej pory w biologii zagadek - podkreśla.
Obliczenia Cardony wskazują, że ewolucja fotosystemu nie przebiegała liniowo, na poczatku prawdopodobnie znacznie szybciej, niż potem. Można to wytłumaczyć panującą wcześniej, wyższą temperaturą. Tak się przynajmniej wydaje.
(ph)