Fotosintezė atsirado prieš milijardą metų anksčiau nei mes manėme, studijuoja šou

Rangavos Alko šaltinis (Birželis 2019).

Anonim

Antikiniai mikrobai galėjo gaminti deguonį per fotosintezę milijardą metų anksčiau, nei mes manome, o tai reiškia, kad gyviems organizmams, kurie yra labai artimi gyvenimo žemei, galima gauti deguonies. Naujame " Heliyon" straipsnyje "Londono" Imperial College "mokslininkas tyrė molekulines mašinas, atsakingas už fotosintezę, ir nustatė, kad šis procesas galėjo išsivystyti dar 3, 6 milijardus metų.

Tyrimo autorius dr. Tanai Cardona teigia, kad tyrimai gali padėti išspręsti nesutarimus aplink, kai organizmai pradėjo gaminti deguonį - tai buvo gyvybiškai svarbus gyvenimo žemėje vystymosi. Tai taip pat rodo, kad anksčiau manoma, kad mikroorganizmai, kurie pirmą kartą gamina deguonį - cianobakterijas, vėliau išsivysčiusios ir kad paprastesnės bakterijos pirmiausia gamina deguonį.

"Mano rezultatai reiškia, kad procesas, kuris palaiko beveik visą gyvenimą žemėje šiandien, galėjo būti toks ilgesnis nei mes manome", - sakė dr. Cardona. "Gali būti, kad ankstyvas deguonies prieinamumas leido mikrobams įvairinti ir dominuoti pasaulyje milijardus metų. Tai leido mikrobams pabėgti nuo lopšio, kuriame atsirado gyvybė, ir užkariavo kiekvieną šio pasaulio kampą prieš daugiau kaip 3 milijardus metų "

Fotosintezė yra procesas, kuris palaiko sudėtingą gyvenimą žemėje - visas mūsų planetos deguonis gaunamas iš fotosintezės. Yra dviejų tipų fotosintezė: oksigeninė ir anoksigeninė. Oksigeninė fotosintezė naudoja šviesos energiją, padalindama vandens molekules, išskirdama deguonį, elektronus ir protonus. Anoksigeninė fotosintezė naudoja junginius, tokius kaip vandenilio sulfidas arba mineralai, tokie kaip geležis ar arsenas, o ne vanduo, ir jis negamina deguonies.

Anksčiau mokslininkai manė, kad anoksigenatas išsivystė ilgą laiką prieš oksigenų fotosintezę ir kad žemės atmosferoje nėra deguonies iki maždaug nuo 2, 4 iki 3 milijardų metų. Tačiau naujas tyrimas rodo, kad oksigenų fotosintezės kilmė galėjo būti net milijardą metų anksčiau, o tai reiškia, kad sudėtingas gyvenimas galėjo vystytis ir anksčiau.

Dr. Cardona norėjo išsiaiškinti, kada atsirado deguonies fotosintezė. Užuot bandęs aptikti deguonį senoviniuose uolienose, tai yra tai, kas buvo padaryta anksčiau, jis atrodė giliai molekulinėse mašinose, kurios vykdo fotosintezę - tai kompleksiniai fermentai, vadinami fotosintezėmis. Oksiduojanti ir anoksigeninė fotosintezė naudoja fermentą, vadinamą "Photosystem I". Fermento šerdis atrodo kitaip dviejose fotosintezės formose ir, studijuojant, kaip seniai genai pasikeitė, kitais atvejais Dr. Cardona galėjo išsiaiškinti, kai pirmą kartą atsirado oksidacinė fotosintezė.

Jis nustatė, kad genų skirtumai galėjo atsirasti daugiau nei prieš 3, 4 milijardus metų - ilgai, kol manoma, kad deguonis pirmą kartą buvo gaminamas žemėje. Tai taip pat ilgai daro prieš cyanobacterias - egzistavo mikrobai, kurie, manoma, buvo pirmieji organizmai, gaminantys deguonį. Tai reiškia, kad ten turėjo būti pirmtakai, tokie kaip ankstyvieji bakterijos, kurios nuo to laiko atsirado, kad galėtų atlikti anoksigeninę fotosintezę.

"Tai pirmas kartas, kai kas nors bandė laiku stebėti fotosintezių evoliuciją", - sakė dr. Cardona. "Rezultatas rodo, kad deguonies fotosintezė, procesas, kuris sukūrė visą deguonį žemėje, iš tiesų prasidėjo labai ankstyvoje evoliucinės gyvenimo istorijoje, - tai padeda išspręsti vieną iš didžiausių biologijos prieštaravimų šiandien".

Viena nuostabi išvada buvo ta, kad fotosintezės evoliucija nebuvo linijinė. Žinoma, kad fotovoltiniai sistemos vystosi labai lėtai - jie tai padarė, nes žieminių bakterijų atsirado mažiausiai prieš 2, 4 milijardus metų. Tačiau kai Dr. Cardona lėtiniam evoliucijos greičiui apskaičiuoti, norėdami apskaičiuoti fotosintezės kilmę, jis sugalvojo datą, kuri buvo senesnė už pačią žemę. Tai reiškia, kad fotosintezė pradžioje turėjo vystytis žymiai greičiau - tai, ką rodo naujausi tyrimai, buvo dėl to, kad planeta yra karštesnė.

"Vis dar yra daug, mes nežinome, kodėl gyvenimas yra būtent taip ir kaip dauguma biologinio proceso atsirado", - sakė dr. Cardona. "Kartais mūsų geriausiai išsilavinusios spėlionės netgi netrukdo atstovauti tai, kas iš tikrųjų įvyko taip seniai".

Dr. Cardona tikisi, kad jo išvados taip pat gali padėti mokslininkams, kurie ieško gyvenimo kitose planetose, atsakyti į kai kuriuos didžiausius jų klausimus.

menu
menu