Wetenschappers hebben zojuist een 1,75 miljard jaar oud geheim ontdekt over de oorsprong van het leven

Kleine fossielen die bijna twee miljard jaar lang gevangen hebben gezeten in stukken oud gesteente, geven ons het eerste bewijs tot nu toe van fotosynthese op aarde.

In de McDermott-formatie in de woestijn van Noord-Australië worden kleine bouwwerken genoemd Thylakoïden Het werd ontdekt in wat vermoedelijk een fossiel is Cyanobacteriën Het dateert van 1,75 miljard jaar geleden.

Deze structuren worden aangetroffen in de cellen van de hedendaagse fotosynthetische organismen en bevatten het pigment chlorofyl dat wordt gebruikt om licht te absorberen voor fotosynthese.

Dit betekent dat microfossielen het oudste directe bewijs van fotosynthese vertegenwoordigen, wat ons een nieuwe ondergrens geeft voor de leeftijd waarop thylakoïde-dragende cyanobacteriën ontstaan, en een nieuw hulpmiddel om de vroege ecosystemen van de aarde te begrijpen en hoe het leven op onze planeet ontstond.

“Onze studie levert direct bewijs voor het bestaan ​​van metabolisch actieve cyanobacteriën die anoxische fotosynthese uitvoeren.” schrijft een team onder leiding van microbioloog Catherine Demoulin Van de Universiteit van Luik.

De resultaten suggereren dat gedetailleerde analyse van andere fossielen meer vergelijkbare structuren zou kunnen identificeren, waardoor het moment kon worden vastgesteld waarop fotosynthetische structuren werden verslonden en aangedreven door de eerste vormen van complexe algencellen.

Fotosynthese, waarbij zonlicht wordt gebruikt om water en koolstofdioxide om te zetten in glucose en zuurstof, lijkt misschien iets dat planten en algen zichzelf stilletjes aandoen, maar het is de basis voor het voortbestaan ​​van bijna alle levende wezens.

Niet alleen vormen fotosynthetische organismen de basis van de meeste voedselwebben, hun metabolische processen vullen de atmosfeer met de ademende zuurstof die de meesten van ons nodig hebben om te overleven.

We weten dat er vroeg in de geschiedenis van de aarde niet veel zuurstof vrij in de atmosfeer en oceanen zweefde. Uit verschillende geochemische bewijzen blijkt echter dat het zuurstofniveau plotseling steeg Ongeveer 2,4 miljard jaar geleden Wat bekend staat als de grote oxidatiegebeurtenis. Het is niet duidelijk waarom dit zo is, maar een mogelijkheid is de opkomst van fotosynthetische organismen.

Het oudste onbetwiste microfossiele bewijs van cyanobacteriën is een organisme genaamd Eoentophysalis belcherensiszelfs gedateerd 2,018 miljard jaar geleden. Maar fossielen zijn vaak moeilijk te interpreteren en hun interne structuur blijft niet altijd intact. Niet alle cyanobacteriën bevatten thylakoïde.

Demoulin en haar collega's gebruikten verschillende microscopische technieken met hoge resolutie om de externe en interne structuren van microfossielen te onderzoeken van een soort die bekend staat als Navifosa magenensisEr wordt aangenomen dat het cyanobacteriën zijn. In de lichamen van eencellige organismen uit twee fossiele klassen vonden ze thylakoïdmembranen.

Deze fossielen kwamen uit de Grassy Bay Formation in Canada en dateerden tot 1,01 miljard jaar geleden; en de McDermott-formatie, die 1,75 miljard jaar oud is. Dit breidt het fossielenbestand van thylakoïden uit tot 1,2 miljard jaar – en betekent dat de zuurstofrijke fotosynthese vóór die tijd moet zijn geëvolueerd.

Maar wat we nog niet weten is of ze in de loop van de tijd zijn geëvolueerd en hebben bijgedragen aan de grote oxidatiegebeurtenis. Alleen het vinden van oude fossielen en het zorgvuldig bestuderen ervan kan ons een antwoord geven op deze prangende vraag.

‘Ontdekking van thylakoïden die erin bewaard zijn gebleven N. Magensis De hier gerapporteerde gegevens leveren direct bewijs voor een minimumleeftijd van ongeveer 1,75 miljard jaar geleden voor het verschil tussen thylakoïde-dragende bacteriën en niet-thylakoïde-bevattende cyanobacteriën. De onderzoekers schrijven.

“We verwachten dat vergelijkbare ultrastructurele analyses van goed bewaarde microfossielen het geologische archief van zuurstofrijke fotosynthetische organismen, de vroege anoxische ecosystemen waarin complexe cellen evolueerden, kunnen uitbreiden.”

Het onderzoek is gepubliceerd in natuur.