Pro drtivou většinu zvířat na Zemi je dýchání synonymem života. Během prvních dvou miliard let existence naší planety byl však kyslík ve vzácném stavu.
To neznamená, že Země byla po celou dobu bez života, ale že život byl vzácný a velmi odlišný od toho, co známe dnes.
Teprve když se na scénu dostaly složitější bakterie schopné fotosyntézy, vše se začalo měnit, což spustilo to, čemu vědci říkají Velká oxidační událost. Ale kdy se to všechno stalo? Jak se to všechno otřáslo?
Nová technika genové analýzy poskytla rady pro novou časovou osu. Odhaduje se, že trvalo 400 milionů let, než bakterie pohltily sluneční světlo a vydechly kyslík, než život opravdu vzkvétal.
Jinými slovy, na naší planetě pravděpodobně existovaly organismy schopné fotosyntézy dlouho před Velkou oxidační událostí.
„V evoluci věci vždy začínají v malém,“ vysvětlit Geolog Greg Fournier z Massachusettského technologického institutu.
„Ačkoli existují důkazy o rané kyslíkové fotosyntéze – což je nejdůležitější a skutečně úžasná evoluční inovace na Zemi – vzlétnutí trvalo stovky milionů let.“
V současné době existují dva konkurenční účty, které vysvětlují vývoj fotosyntézy ve speciálních bakteriích známých jako sinice. Někteří se domnívají, že přirozený proces přeměny slunečního světla na energii se na evoluční scéně objevil velmi brzy, ale vyvinul se „pomalou pojistkou“. Jiní věří, že fotosyntéza se vyvinula později, ale „běželo to jako oheň“.
Velká část kontroverze vychází z předpokladů o rychlosti vývoje bakterií a různých interpretací fosilních záznamů.
Fournier a jeho kolegové tedy přidali do mixu další formu analýzy. Ve vzácných případech mohou bakterie někdy zdědit geny ne po rodičích, ale po jiných, vzdáleně příbuzných druzích. To se může stát, když jiná buňka „sní“ a do svého genomu začlení další geny.
Vědci mohou pomocí těchto informací zjistit relativní stáří různých bakteriálních skupin; Například ti s ukradenými geny je museli vyladit z druhu, který byl současně přítomen.
Tyto vztahy pak lze přirovnat ke konkrétnějším pokusům o datování, jako jsou modely molekulárních hodin, které využívají genetické sekvence organismů ke sledování historie genetických změn.
Za tímto účelem vědci vyčesali genomy tisíců bakteriálních druhů, včetně sinic. Hledali případy horizontálního přenosu genů.
Celkem identifikovali 34 jasných příkladů. Při porovnávání těchto příkladů se šesti modely molekulárních hodin autoři shledali, že zejména jeden je konzistentně vhodnější. Při výběru této formy směsi provedl tým odhady životnosti fotosyntetických bakterií.
Výsledky ukazují, že všechny sinice, které dnes žijí, mají společného předka, který byl asi před 2,9 miliardami let. Mezitím předkové ty Předci nefotosyntetických bakterií se rozcházeli přibližně před 3,4 miliardami let.
Fotosyntéza se pravděpodobně vyvinula někde mezi těmito dvěma daty.
Podle evolučního modelu preferovaného týmem mohly sinice fotosyntetizovat nejméně 360 milionů let před geosynchronní oběžnou dráhou. Pokud mají pravdu, podporuje to hypotézu „pomalé fúze“.
„Tento nový dokument vrhá zásadní nové světlo na historii okysličování Země propojením fosilních záznamů novými způsoby s daty genomu, včetně horizontálních genových přenosů,“ On říká Biogeochemista Timothy Lyons z Kalifornské univerzity v Riverside.
„Zjištění hovoří o počátcích biologické produkce kyslíku a jeho ekologickém významu způsoby, které poskytují biotická omezení vzorců a kontrol včasného okysličování oceánů a následné akumulace v atmosféře.“
Autoři doufají, že v budoucnu použijí podobné techniky genetické analýzy k analýze jiných organismů než sinic.
Studie byla zveřejněna v Proceedings of the Royal Society B.
Přátelský webový obhájce. Odborník na popkulturu. Bacon ninja. Tvrdý twitterový učenec.
