Кислородный фотосинтез, при котором солнечный свет катализирует превращение воды и углекислого газа в глюкозу и кислород, уникален для цианобактерий и родственных им органелл внутри эукариот. Статья была опубликована в журнале Nature.
Цианобактерии сыграли важную роль в эволюции ранней жизни и были активны во время Великого события окисления около 2,4 миллиарда лет назад, но время возникновения кислородного фотосинтеза дискутируется из-за ограниченности доказательств.
«Сегодня кислородный фотосинтез уникален для цианобактерий и их пластидных родственников внутри эукариот», — сказали палеонтолог Льежского университета Катрин Демулен и ее коллеги.
Хотя его происхождение до Великого события окисления все еще обсуждается, накопление кислорода глубоко изменило окислительно-восстановительную химию Земли и эволюцию биосферы, включая сложную жизнь.
Понимание разнообразия цианобактерий имеет решающее значение для понимания совместной эволюции нашей планеты и жизни, но их ранняя летопись окаменелостей остается неоднозначной.
В своем исследовании Демулен и соавторы обнаружили окаменелые фотосинтетические структуры в микроископаемых Navifusa majensis.
Микроструктуры представляют собой тилакоиды — мембраносвязанные структуры, обнаруженные внутри хлоропластов растений и некоторых современных цианобактерий.
Исследователи идентифицировали их в окаменелостях из трех разных мест, но возраст самого старого из них, происходящего из формации Макдермотт в Австралии, составляет 1,75 миллиарда лет (палеопротерозойская эра).
Предполагается, что Navifusa majensis является цианобактерией. Открытие тилакоидов у экземпляра этого возраста позволяет предположить, что фотосинтез мог возникнуть в какой-то момент до 1,75 миллиарда лет назад.
Однако это не решает загадку того, возник ли фотосинтез до или после Великого события окисления.
Подобный ультраструктурный анализ более древних микрокаменелостей мог бы помочь ответить на этот вопрос и определить, способствовала ли эволюция тилакоидов повышению уровня кислорода во время Великого события окисления.
«Это открытие продлевает летопись окаменелостей тилакоидов как минимум на 1,2 миллиарда лет и обеспечивает минимальный возраст дивергенции цианобактерий, несущих тилакоиды, примерно 1,75 миллиарда лет назад», — заявили авторы. «Это позволяет однозначно идентифицировать ранние кислородные фотосинтезаторы и новый окислительно-восстановительный прокси для исследования ранних экосистем Земли, подчеркивая важность изучения ультраструктуры ископаемых клеток для расшифровки их палеобиологии и ранней эволюции».
