Ученые нашли древнейшие доказательства фотосинтеза

Детали открытия

Тилакоиды можно найти в клетках современных фотосинтезирующих организмов, которые содержат пигмент хлорофилл. Он в свою очередь используется для поглощения света и дальнейшего фотосинтеза. Это означает, что микрокаменилости являются древнейшим прямым доказательством фотосинтеза, и показывает, что уже в те далекие времена цианобактерии содержали тилакоиды. Кроме того, открытие дает нам лучшее понимание ранних экосистем Земли и того, как возникла и развивалась жизнь на нашей планете.

Смотрите также Ученые выяснили, как "видят" растения, и как определяют, с какой стороны светит свет

Наше исследование предоставляет прямые доказательства наличия метаболически активных цианобактерий, осуществляющих кислородный фотосинтез,
– пишет команда под руководством палеомикробиолога Катрин Демулен из Льежского университета.

Изображение микроскопических образцов Navifusa majensis / Фото Catherine Demoulin / Nature

Детальный анализ других окаменелостей может обнаружить больше подобных структур, точно определив момент, когда фотосинтезирующие структуры были поглощены и запущены в работу ранними формами сложных водорослевых клеток.

Фотосинтез, использующий солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа в глюкозу и кислород, является основой для выживания почти всех живых существ. Фотосинтезирующие организмы не только формируют основу большинства пищевых цепей, но и благодаря своим метаболическим процессам наполняют атмосферу кислородом, необходимым для дыхания большинства из нас, чтобы выжить.

Немного истории

Ученые давно знают, что в начале истории Земли в атмосфере и океанах было немного кислорода в свободном состоянии. Однако различные геохимические данные свидетельствуют, что примерно 2,4 миллиарда лет назад уровень кислорода внезапно резко возрос во время так называемого Великого окисления, или Великого окислительного процесса. Неизвестно, что стало его причиной, но одна из версий — появление фотосинтезирующих организмов.

Древнейшим неоспоримым микроокаменелым свидетельством существования цианобактерий является организм под названием Eoentophysalis belcherensis, который датируется возрастом до 2,018 миллиарда лет назад. Но окаменелости часто трудно интерпретировать, ведь их внутренние структуры не всегда сохраняются неповрежденными. К тому же не все виды цианобактерий имеют тилакоиды.

Детали исследования

Катрин Демулен и ее коллеги использовали различные методы микроскопии с высоким разрешением, чтобы исследовать внешние и внутренние структуры микроскамьянилостей вида, известного как Navifusa majensis, который считается одним из видов цианобактерий.

В телах одноклеточных организмов из двух окаменелостей они обнаружили тилакоидные мембраны.

• Один образец происходит из формации Грасси-Бей в Канаде и датируется 1,01 миллиарда лет назад.
• Второй — из формации Макдермотт, простирающейся аж на 1,75 миллиарда лет назад.

Изображение трансмиссионной электронной микроскопии образцов Navifusa majensis из формации Макдермотт / Фото Catherine Demoulin / Nature

Изображение трансмиссионной электронной микроскопии образца Navifusa majensis, показывающей место измерения тилакоидов / Фото Catherine Demoulin / Nature

Эти находки отодвигают возраст окаменелостей тилакоидов на колоссальные 1,2 миллиарда лет и означают, что кислородный фотосинтез, вероятно, развился еще до тех пор. Но мы до сих пор не знаем, успел ли он внести свой вклад в Большое событие окисления.