Науковці знайшли найдавніші докази фотосинтезу

Деталі відкриття

Тилакоїди можна знайти в клітинах сучасних фотосинтезуючих організмів, які містять пігмент хлорофіл. Він своєю чергою використовується для поглинання світла й подальшого фотосинтезу. Це означає, що мікроскам'янілості є найдавнішим прямим доказом фотосинтезу, й показує, що вже в ті далекі часи ціанобактерії містили тилакоїди. Крім того, відкриття дає нам краще розуміння ранніх екосистем Землі і того, як виникло й розвивалося життя на нашій планеті.

Дивіться також Учені з'ясували, як "бачать" рослини, та як визначають, з якого боку світить світло

Наше дослідження надає прямі докази наявності метаболічно активних ціанобактерій, що здійснюють кисневий фотосинтез,
– пише команда під керівництвом палеомікробіологині Катрін Демулен з Льєжського університету.

Зображення мікроскопічних зразків Navifusa majensis / Фото Catherine Demoulin / Nature

Детальний аналіз інших скам'янілостей може виявити більше подібних структур, точно визначивши момент, коли фотосинтезуючі структури були поглинуті і запущені в роботу ранніми формами складних водоростевих клітин.

Фотосинтез, який використовує сонячне світло для перетворення води й вуглекислого газу на глюкозу і кисень, є основою для виживання майже всіх живих істот. Фотосинтезуючі організми не лише формують основу більшості харчових ланцюгів, а й завдяки своїм метаболічним процесам наповнюють атмосферу киснем, необхідним для дихання більшості з нас, щоб вижити.

Трохи історії

Вчені давно знають, що на початку історії Землі в атмосфері та океанах було небагато кисню у вільному стані. Однак різні геохімічні дані свідчать про те, що приблизно 2,4 мільярда років тому рівень кисню раптово різко зріс під час так званого Великого окиснення, або Великого окислювального процесу. Невідомо, що стало її причиною, але одна з версій — поява фотосинтезуючих організмів.

Найдавнішим беззаперечним мікроскам'янілим свідченням існування ціанобактерій є організм під назвою Eoentophysalis belcherensis, який датується віком до 2,018 мільярда років тому. Але скам'янілості часто важко інтерпретувати, адже їхні внутрішні структури не завжди зберігаються неушкодженими. До того ж не всі види ціанобактерій мають тилакоїди.

Деталі дослідження 

Катрін Демулен та її колеги використовували різні методи мікроскопії з високою роздільною здатністю, щоб дослідити зовнішні та внутрішні структури мікроскам'янілостей виду, відомого як Navifusa majensis, який вважається одним з видів ціанобактерій.

У тілах одноклітинних організмів з двох скам'янілостей вони виявили тилакоїдні мембрани.

• Один зразок походить з формації Грассі-Бей у Канаді й датується 1,01 мільярда років тому.
• Другий – з формації Макдермотта, що простягається аж на 1,75 мільярда років назад.

Зображення трансмісійної електронної мікроскопії зразків Navifusa majensis з формації Макдермотта / Фото Catherine Demoulin / Nature

Зображення трансмісійної електронної мікроскопії зразка Navifusa majensis, що показує місце вимірювання тилакоїдів / Фото Catherine Demoulin / Nature

Дивіться також Вчені підтвердили існування "нанотиранозаврів", про яких давно сперечалися

Ці знахідки відсувають вік скам'янілостей тилакоїдів на колосальні 1,2 мільярда років і означають, що кисневий фотосинтез, ймовірно, розвинувся ще до цього часу. Але ми досі не знаємо, чи встиг він зробити свій внесок у Велику подію окислення.