Кислород мог быть доступен для жизни уже 3,5 миллиарда лет назад

Микроорганизмы могли осуществлять кислородный фотосинтез по крайней мере на миллиард лет раньше в истории Земли, чем считалось ранее. Это открытие может изменить представления о том, как и когда сложная жизнь эволюционировала на Земле, и насколько вероятно ее появление на других планетах.

Уровень кислорода резко вырос в атмосфере около 2,4 миллиарда лет назад, но причины этого события остаются предметом дискуссий. Некоторые ученые связывают это с появлением цианобактерий, способных к оксигенному фотосинтезу. Другие полагают, что цианобактерии эволюционировали гораздо раньше, но что-то мешало накоплению кислорода в воздухе. Новое исследование под руководством Имперского колледжа Лондона, опубликованное в журнале Geobiology, показывает, что оксигенный фотосинтез возник как минимум на миллиард лет раньше цианобактерий, то есть мог появиться очень рано в 4,5-миллиардной истории Земли.

Чтобы выяснить это, команда исследовала эволюцию двух ключевых белков (D1 и D2), входящих в состав фотосистемы II, которая расщепляет воду с выделением кислорода. Изначально эти белки были идентичны, но у современных цианобактерий и растений их генетические последовательности совпадают лишь на 30%. Определив скорость эволюции этих белков, ученые подсчитали, что период между 100%-ным сходством D1 и D2 и их современным состоянием составляет не менее миллиарда лет. Это означает, что способность производить кислород существовала задолго до появления последнего общего предка цианобактерий.

Ведущий автор исследования доктор Танаи Кардона отметил: «Обычно появление оксигенного фотосинтеза и цианобактерий считают одним и тем же событием... Наше исследование показывает, что оксигенный фотосинтез, вероятно, начался задолго до возникновения предка цианобактерий. Это согласуется с геологическими данными, указывающими на возможное наличие следов или локальных скоплений кислорода более трех миллиардов лет назад». Это открытие повышает вероятность того, что сложная жизнь может возникнуть на других планетах, если ключевый процесс оксигенного фотосинтеза эволюционирует относительно легко и рано.