Cele mai timpurii dovezi directe ale fotosintezei au fost descoperite în fosile care datează de acum 1,75 miliarde de ani.
Oamenii de știință au colectat fosile din Australia, Canada și Republica Democratică Congo și au descoperit că mostrele din Australia și Canada conțineau dovezi ale cianobacteriilor, cea mai veche formă de viață cunoscută de pe Pământ. Oamenii de știință cred că cianobacteriile au apărut pentru prima dată în urmă cu 2 până la 3 miliarde de ani, înainte de a evolua pentru a fi capabile să producă oxigen sau să fie oxigenate. fotosinteză.
Într-un studiu publicat pe 3 ianuarie în jurnal Naturăcercetătorii au dezvăluit că aceste fosile de cianobacterie prezentau structuri fotosintetice, cunoscute sub numele de membrane tilacoide, care conțin pigmenți precum clorofila care transformă lumina în energie chimică prin fotosinteză.
Cianobacteriile au fost conservate într-o argilă noroioasă care a fost compactată în timp pentru a deveni rocă. Cercetătorii au folosit o tehnică numită microscopie electronică de transmisie (TEM) pentru a vedea membranele și alte detalii minuscule conservate în fosile.
În loc să folosească lumina pentru imaginea obiectelor, TEM folosește electroni, care au o lungime de undă mult mai mică decât lumina, permițându-ne să vedem detalii mult mai fine până la nivel atomic. Oamenii de știință bombardează o probă cu un fascicul de electroni. Unii electroni vor trece prin, în timp ce unii vor fi absorbiți sau împrăștiați în părți mai dense ale obiectului.
„Găsirea acestor membrane ne spune asta [these cells] sunt într-adevăr cianobacteriile care efectuează fotosinteza oxigenată”, autorul principal Emmanuelle Javaux, un paleobiolog de la Universitatea din Liège din Belgia, a declarat pentru Live Science. „Acest lucru împinge înregistrările fosile ale unor astfel de membrane cu 1,2 miliarde de ani”.
Javaux a spus că identificarea momentului exact în care cianobacteriile au evoluat capacitatea de a produce oxigen este o piatră de hotar importantă în istoria naturală a Pământului.
Concentrația de oxigen din atmosfera Pământului a crescut dramatic cu aproximativ 2,45 miliarde de ani în urmă, în ceea ce este cunoscut sub numele de Marele Eveniment de Oxidare.
Creșterea oxigenului atmosferic a transformat viața pe Pământ. A deblocat respirația aerobă pentru multe forme de viață și a crescut rata la care mineralele au intemperii și au furnizat nutrienți diferitelor medii.
Cu toate acestea, oamenii de știință nu știu dacă Marele Eveniment de Oxidare a fost declanșat de evoluția fotosintezei oxigenate sau dacă alte evenimente ecologice sau geologice au avut loc mai întâi.
Motoarele exacte biologice și fizice ale Marelui Eveniment de Oxidare sunt profund dezbătute în rândul oamenilor de știință. Deși fotosinteza cianobacteriană este în general acceptată drept motivul cheie pentru care concentrațiile de oxigen au crescut, factori precum erupțiile vulcanice sau scăderea nivelului de fier în oceane ar fi putut juca, de asemenea, un rol.
„Dacă fotosinteza oxigenată a evoluat foarte devreme, dar nivelurile de oxigen s-au acumulat în atmosferă mult mai târziu, asta sugerează că există alte procese în lucru, cum ar fi îngroparea carbonului organic.” Greg Fournierun geobiolog de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts care nu a fost implicat în studiu, a declarat pentru Live Science.
Fournier a spus că vârsta structurilor fosilizate din noul studiu se încadrează bine în limitele teoriilor actuale despre momentul în care au apărut cianobacteriile cu membrane tilacoide.
Utilizarea de către cercetători a microscopiei electronice poate deschide calea pentru a reanaliza probe de fosile mai vechi, existente, cu aceeași tehnică de imagistică, pentru a identifica exact când cianobacteriile au evoluat pentru prima dată membranele tilacoide.
„Am putea cronometra aceste inovații evolutive și să le conectăm la istoria biosferei”, a spus Fournier.