Urerde: Oksigen sebelum ganggang biru-hijau pertama?

Foto-protein sudah menghasilkan 3, 5 miliar tahun yang lalu oksigen

Bahkan satu miliar tahun sebelum Cyamnobacteria pertama, mikroba bisa menghasilkan oksigen. © undefined / iStock
membacakan

Anehnya awal: Sekitar satu miliar tahun sebelum cyanobacteria pertama, mikroba primitif dapat menghasilkan oksigen. Karena mereka memiliki prekursor awal protein yang digunakan tumbuhan saat ini melakukan fotosintesis. Para peneliti telah menemukan ini ketika mereka merekonstruksi evolusi protein sistem foto ini. Temuan mereka juga bisa menjelaskan dari mana oksigen pertama bumi berasal.

Sekitar 2, 4 miliar yang lalu, atmosfer bumi mengalami transformasi besar: Cyanobacteria mulai menghasilkan sejumlah besar oksigen melalui fotosintesis, menyebabkan kandungan oksigen atmosfer meningkat dengan cepat. Hanya membingungkan: batuan sedimen purba menunjukkan bahwa pasti ada oksigen di Bumi jauh sebelum mekar biru-bunga pertama, meskipun tidak sebanyak hari ini.

Teka-teki tentang oksigen awal

Tapi dari mana oksigen ini berasal? Beberapa peneliti mencurigai bahwa cyanobacteria terbentuk lebih awal dari yang diperkirakan sebelumnya atau bahwa proses abiotik seperti pembelahan karbon dioksida oleh cahaya dapat melepaskan oksigen pertama. Yang lain menganggap produksi oksigen oleh bakteri dengan fotopigmen merah-violet lebih memungkinkan.

Tanai Cardona dari Imperial College London dan timnya juga telah menemukan kemungkinan lain. Untuk studi mereka, mereka telah merekonstruksi evolusi dua protein inti dari fotosistem II. Studi sebelumnya menunjukkan bahwa kedua protein kembali ke hanya satu molekul - dan ini bisa membantu archaea pertama ke bentuk fotoreaksi sederhana dengan pelepasan oksigen.

Dua protein D1 dan D2 membentuk inti dari fotosistem II Pisum / domain publik

Satu miliar tahun sebelum cyanobacteria

Tetapi pertanyaan besarnya adalah kapan prekursor prasejarah protein penghasil oksigen ini muncul? Untuk mengetahuinya, para peneliti membandingkan sekuens asam amino dari dua protein fotosistem yang ada di berbagai tanaman, ganggang dan bakteri. Dari perbedaan antara garis keturunan yang lebih banyak dan lebih sedikit terkait, mereka merekonstruksi tingkat di mana kedua protein harus memiliki divergensi dan dengan demikian dapat memperkirakan kapan protein prekursor umum ada. pameran

Hasilnya: "Penelitian kami menunjukkan bahwa bagian fotosintesis penghasil oksigen muncul jauh sebelum cyanobacteria pertama, " kata Cardona. "Sudah sekitar satu miliar tahun sebelum nenek moyang ganggang biru-hijau memulai fotosintesis, ada sistem fotos di archaea awal yang dapat memisahkan air." Makhluk pertama ini bisa menggunakan sinar matahari untuk menghasilkan air. dan CO2 menghasilkan oksigen dan mendapatkan energi.

"Perubahan besar dalam ide kami

Skenario ini dapat memberikan penjelasan lebih lanjut mengapa ada oksigen di Bumi bahkan sebelum oksigenasi hebat lebih dari 2, 4 miliar tahun yang lalu, tetapi tidak cukup untuk melakukannya. Uratmosph sangat berubah. Meskipun prekursor dari dua protein sistem foto memang bisa menghasilkan oksigen, itu mungkin masih relatif tidak efektif, seperti yang dijelaskan para peneliti. Hanya ketika dua subformulir muncul melakukan perubahan ini.

"Ini berarti bahwa asal-usul fotosintesis penghasil oksigen dan evolusi cyanobacteria tidak sama - bahkan mungkin ada celah waktu yang lama antara kedua peristiwa tersebut, " kata Cardona. "Ini adalah perubahan luar biasa dalam ide dan perspektif kita." (Geobiology, 2018; doi: 10.1111 / gbi.12322)

(Imperial College London, 28.11.2018 - NPO)