Misteriozno podrijetlo života na Zemlji: Otkrivena tajna stara 1,75 milijardi godina

U formaciji McDermott u pustinji sjeverne Australije pronađene su male strukture nazvane tilakoidi u onome što se smatra fosiliziranim cijanobakterijama starim 1,75 milijardi godina. Ove strukture nalaze se unutar stanica fotosintetskih organizama koji sadrže pigment klorofil, korišten za apsorpciju svjetlosti tijekom fotosinteze.

To znači da mikrofosili predstavljaju najstariji izravni dokaz fotosinteze, pružajući nam novu minimalnu dob pojave cijanobakterija s tilakoidima i novi alat za razumijevanje ekosustava rane Zemlje i kako je život nastao na našem planetu.

"Naše istraživanje pruža izravne dokaze o prisutnosti metabolički aktivnih cijanobakterija koje obavljaju oksigeničku fotosintezu", piše tim predvođen paleomikrobiologinjom Catherine Demoulin sa Sveučilišta u Liègeu, prenosi Science Alert.

FOTO: Demoulin et al., Nature, 2024

Veliki oksidacijski događaj

Ovi nalazi impliciraju da bi detaljna analiza drugih fosila mogla identificirati slične strukture, precizirajući trenutak kada su strukture fotosinteze pohranjene i upotrijebljene od strane najranijih oblika složenih staničnih alga.

Fotosinteza, koja koristi sunčevu svjetlost za pretvaranje vode i ugljičnog dioksida u glukozu i kisik, može izgledati kao nešto što biljke i alge rade same za sebe, ali to je osnova za opstanak gotovo svih živih bića.

Ne samo da fotosintetski organizmi čine temelj većine prehrambenih mreža, već i njihovi metabolički procesi ispunjavaju atmosferu s disanim kisikom koji većina nas treba za preživljavanje. Znamo da u ranim danima povijesti Zemlje nije bilo puno slobodnog kisika u atmosferi i oceanima.

Međutim, različite linije geo-kemijskih dokaza otkrivaju da su razine kisika iznenada porasle prije otprilike 2,4 milijarde godina u onome što se naziva Velikim oksidacijskim događajem. Nejasno je što ga je uzrokovalo, ali jedna mogućnost je pojava fotosintetskih organizama.

FOTO: Demoulin et al., Nature, 2024

Najstariji dokazi

Najraniji nesporni mikrofosilni dokazi o cijanobakterijama su organizam nazvan Eoentophysalis belcherensis, datiran prije do 2,018 milijardi godina. Međutim, fosili su često teški za interpretaciju, a njihove unutarnje strukture ne uvijek prežive netaknute. I nisu sve vrste cijanobakterija imale tilakoide.

Demoulin i njezini kolege koristili su različite tehnike mikroskopije visoke rezolucije kako bi istražili vanjske i unutarnje strukture mikrofosila vrste poznate kao Navifusa majensis, koja se smatra cijanobakterijom. I unutar tijela jednostaničnih organizama iz dva fosilna ležaja pronašli su membrane tilakoida.

Ti fosili potječu iz formacije Grassy Bay u Kanadi, datirane prije do 1,01 milijardu godina i formacije McDermott, koja seže unatrag do 1,75 milijardi godina. To proširuje fosilni zapis tilakoida unatrag za čak 1,2 milijarde godina - što znači da se oksigenička fotosinteza morala razviti prije toga vremena.

FOTO: Demoulin et al., Nature, 2024

Kakva su predviđanja?

Ono što još uvijek ne znamo je je li se to razvilo na vrijeme da pridonese Velikom oksidacijskom događaju. Pronalaženje i pažljivo proučavanje još starijih fosila moglo bi nam dati odgovor na ovo pitanje.

"Otkriće očuvanih tilakoida unutar N. majensis prijavljeno ovdje pruža izravne dokaze za minimalnu dob od otprilike 1,75 milijardi godina za odstupanje između cijanobakterija s tilakoidima i onih bez tilakoida", pišu istraživači.

Neobično otkriće duboko ispod Zemljine površine: Mogli bismo saznati odgovor na vječno pitanje

"Predviđamo da bi slične ultrastrukturne analize dobro očuvanih mikrofosila mogle proširiti geološki zapis oksigeničkih fotosintetskih organizama i ranih, slabo oksigeniranih ekosustava u kojima su se razvijale složene stanice", zaključili su istaživači.