Фотосинтез возник на миллиард лет раньше, чем считалось
Древние микробы, возможно, производили кислород в процессе фотосинтеза на миллиард лет раньше общепринятой даты. Это означает, что кислород был доступен живым организмам почти сразу после зарождения жизни на Земле. В новом исследовании, опубликованном в журнале Heliyon, ученый из Имперского колледжа Лондона изучил молекулярные машины, ответственные за фотосинтез, и пришел к выводу, что этот процесс мог эволюционировать уже 3,6 миллиарда лет назад.
Автор работы, доктор Танаи Кардона, отмечает, что это исследование помогает разрешить споры о том, когда организмы начали производить кислород — что было жизненно важно для эволюции жизни. Результаты также предполагают, что цианобактерии, которые ранее считались первыми производителями кислорода, эволюционировали позже, и первыми кислород вырабатывали более простые бактерии.
«Мои результаты означают, что процесс, который поддерживает почти всю жизнь на Земле сегодня, мог делать это гораздо дольше, чем мы думаем, — сказал доктор Кардона. — Возможно, именно ранняя доступность кислорода позволила микробам диверсифицироваться и доминировать в мире на протяжении миллиардов лет».
Чтобы выяснить время появления оксигенного фотосинтеза, доктор Кардона изучил не древние породы, а молекулярные машины, осуществляющие этот процесс — сложные ферменты, называемые фотосистемами. Оксигенный и аноксигенный фотосинтез используют фермент Фотосистема I. Проанализировав, как давно гены, кодирующие ядро этого фермента в двух типах фотосинтеза, стали различаться, ученый смог определить время возникновения оксигенного фотосинтеза.
Анализ показал, что генетические различия могли возникнуть более 3,4 миллиарда лет назад — задолго до предполагаемого первого появления кислорода на Земле и до существования цианобактерий. Это указывает на наличие предшественников, например, ранних бактерий, которые впоследствии эволюционировали для осуществления аноксигенного фотосинтеза. Удивительно, но расчеты показали, что вначале фотосистемы эволюционировали гораздо быстрее, чем позже, что, возможно, связано с более высокой температурой планеты в то время.
«Это первый случай, когда кто-то попытался датировать эволюцию фотосистем, — отметил доктор Кардона. — Результат указывает на возможность того, что оксигенный фотосинтез начался на очень раннем этапе эволюционной истории жизни».