1,75 milliárd éve már volt fotoszintézis

A növények és a cianobaktériumok fotoszintetizálnak jelenleg, e tevékenység során állítják elő a számunkra nélkülözhetetlen oxigént, valamint használják fel a szén-dioxidot. A Liéges-i Egyetem kutatói Ausztráliában előkerült kövületek vizsgálatával bizonyították, hogy erre már 1,75 milliárd éve is sor került bolygónkon. A kutatást a Nature folyóirat tette közzé.

A kutatók egy ősi egysejtű (Navifusa majensis) sejtjének mikroszerkezetét vizsgálták meg, és a fotoszintézisre jellemző úgynevezett tilakoid membrán jelenlétét sikerült kimutatniuk. Ezek a legősibb efféle sejtbéli szerkezetek, amelyek jelenlétéről eddig csupán sokkal fiatalabb, kb. félmilliárd éves bizonyítékaink voltak. A felfedezés a földi légköri oxigén felhalmozódásában kulcsfontosságú cianobaktériumok evolúciójáról is tanúskodik. Az ausztrál ősmaradvány mellett egy kb. 1 milliárd éves kanadai ősmaradványban is sikerült ugyanezeket a mikroszkopikus szerkezeti elemeket kimutatniuk a szakembereknek.

A tilakoid membrán egy salátalevél sejtjében.

Forrás: Wikimedia Commons

A tilakoid membrán a fotoszintetizáló sejtek kloroplaszt nevű sejtszervecskéiben található, és a szakemberek azt feltételezik, hogy más sejtszervecskékhez hasonlóan ez is egy egykori önálló létforma bekebelezése révén került a sejtekbe. A tilakoid egymáson fekvő kis zsákszerű alakzatokból épül fel, és ebben található a zöld színtest, a klorofill is.

A földi oxigénszint megemelkedését az úgynevezett nagy oxidációs eseményhez kötik, ami 2,4 milliárd éve zajlott. Abban azonban bizonyítékok híján nincs egyetértés a kutatók közt, hogy vajon ez már a fotoszintézis hatására alakult így, vagy az oxigén az élettől független úton kezdett felhalmozódni, és ennek következtében alakult ki a fotoszintézis azután. Nem világos, hogy a nagy oxidációs esemény idején cianobaktériumok, azok elődei voltak-e aktívak, vagy épp az sem, hogy a fotoszintézisben ekkor már szerepe volt-e a tilakoid membránnak. A kérdést a most feltárt bizonyíték se válaszolja meg, azonban sokkal közelebb kerültünk időben az eseményhez.

„Az eddigi legrégebbi ismert tilakoid ősmaradványok 550 millió évesek. Amiket most azonosítottunk, ennél 1,2 milliárd évvel régebbre nyúlnak vissza” – magyarázta Emmanuelle Javaux paleobiológus-asztrobiológus professzor, a kutatás egyik résztvevője. A felfedezés azt is esélyesebbé tette, hogy még régebbi cianobaktérium-ősmaradványokban fogunk kimutatni majd tilakoidokat, és ezzel talán tisztázni azt, hogy mi volt előbb: a légköri oxigén vagy a fotoszintézisben oly fontos tilakoidok. A vizsgálatok során a kétatomos oxigén evolúcióra gyakorolt hatását is részletesebben megismerhetjük talán.

A kutatóknak a mikrofosszíliák elektronmikroszkópos vizsgálatai révén sikerült kimutatniuk a tilakoidokra jellemző speciális rétegeket. „Az élet mikroszkopikus formája gyönyörű, a földi élet kezdete óta jelen van és igen sokszínű. Az ősmaradványok új megközelítésű vizsgálatai pedig segítenek megérteni, miként fejlődött az élet a minimum 3,5 milliárd év ideje alatt. E kutatások egy része abban is segít majd, hogy a Földön kívül miként kereshetjük az élet nyomait” – tette hozzá Javaux.