Sićušni fosili koji su proveli skoro 2 milijarde godina zatvoreni u komadima drevnih stena daju nam do sada najraniji dokaz fotosinteze na Zemlji.
U formaciji Mekdermot u pustinji severne Australije, otkrivene su sićušne strukture zvane tilakoidi u onome što se smatra fosilizovanim cijanobakterijama koje datiraju pre 1,75 milijardi godina.
Ove strukture se danas nalaze unutar ćelija fotosintetskih organizama koje sadrže pigment hlorofil, koji se koristi za apsorpciju svetlosti za fotosintezu.
To znači da mikrofosili predstavljaju najstariji direktan dokaz fotosinteze, dajući nam novu minimalnu starost za pojavu cijanobakterija koje nose tilakoide, i novi alat za razumevanje ranih Zemljinih ekosistema i kako se život pojavio na našoj planeti.
„Naša studija pruža direktne dokaze o prisustvu metabolički aktivnih cijanobakterija koje vrše fotosintezu kiseonika“, piše tim na čelu sa paleomikrobiologom Catherine Demoulin sa Univerziteta u Liježu.
Nalazi impliciraju da bi detaljna analiza drugih fosila mogla da identifikuje više struktura poput njega, precizirajući trenutak kada su strukture koje fotosintetizuju progutane i pokrenute od strane najranijih oblika složenih ćelija algi.
Fotosinteza, koja koristi sunčevu svetlost za pretvaranje vode i ugljen-dioksida u glukozu i kiseonik, može izgledati kao nešto što biljke i alge samo tiho rade sa sobom, ali to je osnova za opstanak skoro svih živih bića.
Ne samo da fotosintetski organizmi čine osnovu većine prehrambenih mreža, već njihovi metabolički procesi ispunjavaju atmosferu kiseonikom koji može da diše, koji je većini od nas potreban za preživljavanje.
Znamo da, u ranoj istoriji Zemlje, nije bilo puno kiseonika koji je slobodno plutao u atmosferi i okeanima. Međutim, različite linije geohemijskih dokaza otkrivaju da su nivoi kiseonika iznenada skočili pre nekih 2,4 milijarde godina u onome što je poznato kao Veliki događaj oksidacije. Nejasno je šta ga je izazvalo, ali jedna od mogućnosti je pojava fotosintetskih organizama.
Najraniji nesporni mikrofosilni dokaz o cijanobakterijama je organizam koji se zove Eoentophisalis belcherensis, koji datira do pre 2,018 milijardi godina. Ali fosile je često teško protumačiti, a njihove unutrašnje strukture ne opstaju uvek netaknute. I nemaju sve vrste cijanobakterija tilakoide.
Demoulin i njene kolege koristile su različite tehnike mikroskopije visoke rezolucije da ispitaju spoljašnje i unutrašnje strukture mikrofosila vrste poznate kao Navifusa majensis, za koju se smatra da je cijanobakterija. I, unutar tela jednoćelijskih organizama iz dva fosilna ležišta, pronašli su tilakoidne membrane.
Ovi fosili su iz formacije Grasi Bej u Kanadi, datirani do pre 1,01 milijarde godina; i Mekdermot formacija, koja se proteže čak pre 1,75 milijardi godina. Ovo produžava fosilni zapis tilakoida unazad za neverovatnih 1,2 milijarde godina – i znači da je fotosinteza kiseonika morala evoluirati pre tog vremena.
Ali ono što još uvek ne znamo je da li je evoluirao na vreme da doprinese Velikom događaju oksidacije. Samo pronalaženje i pažljivo proučavanje čak i starijih fosila moglo bi nam dati odgovor na ovo goruće pitanje.
„Otkriće očuvanih tilakoida unutar N. majensis koje je ovde objavljeno pruža direktne dokaze za minimalnu starost od pre oko 1,75 milijardi godina za razliku između cijanobakterija koje nose tilakoid i cijanobakterija bez tilakoida“, pišu istraživači.
„Predviđamo da bi slične ultrastrukturne analize dobro očuvanih mikrofosila mogle proširiti geološki zapis fotosintetizatora sa kiseonikom i ranih, slabo oksigeniranih ekosistema u kojima su se razvile složene ćelije.“
