Πότε ξεκίνησε η φωτοσύνθεση στην ιστορία της Γης;

Η φωτοσύνθεση, η διεργασία χρήσης δηλαδή του ηλιακού φωτός για τη μετατροπή του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα σε γλυκόζη και οξυγόνο, είναι η βάση της επιβίωσης όλων των ειδών. Παρόλο που φαίνεται ότι είναι κάτι που αφορά μόνο τα φυτά, οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί αποτελούν τη βάση των περισσότερων δικτύων τροφής και οι μεταβολικές διεργασίες τους γεμίζουν την ατμόσφαιρα με οξυγόνο που χρειάζεται η πλειοψηφία των ειδών στη Γη για να επιβιώσει.

Ξέρουμε πως στην αρχή της ιστορίας της Γης δεν υπήρχε αρκετό οξυγόνο στην ατμόσφαιρα και στους ωκεανούς. Ξαφνικά, πριν περίπου 2.4 δισεκατομμύρια χρόνια, υπήρξε μία εκτόξευση του ποσοστού οξυγόνου, γνωστή και ως το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης. Δεν ξέρουμε ακριβώς τι το προκάλεσε, αλλά μία πιθανότητα είναι η ανάπτυξη των φωτοσυνθετικών οργανισμών.

Τα στοιχεία που έχουμε στα χέρια μας προέρχονται από μικρο-απολιθώματα κυανοβακτηρίων και συγκεκριμένα του οργανισμού Eoentophysalis belcherensis που χρονολογείται πριν 2.018 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά τα απολιθώματα δεν προσφέρουν αρκετά στοιχεία καθώς οι εσωτερικές δομές τους δεν παραμένουν πάντα άθικτες.

Τώρα όμως έχουμε αδιάσειστες αποδείξεις. Στην έρημο της βόρειας Αυστραλίας, εντοπίστηκαν απολιθώματα κυανοβακτηρίων 1.75 δισεκατομμυρίων ετών τα οποία περιέχουν μικροσκοπικές δομές που ονομάζονται θυλακοειδή. Είναι οι ίδιες δομές που βρίσκουμε σήμερα στο εσωτερικό των κυττάρων των φωτοσυνθετικών οργανισμών και περιέχουν τη χλωροφύλλη, η οποία απορροφά το ηλιακό φως για τη φωτοσύνθεση. Πρόκειται λοιπόν για τα αρχαιότερα στοιχεία που έχουμε για τη φωτοσύνθεση, δίνοντάς μας μία ελάχιστη ηλικία για την άνοδο των κυανοβακτηρίων.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τεχνικές μικροσκοπίας υψηλής ανάλυσης για να μελετήσουν τις εξωτερικές και εσωτερικές δομές των μικρο-απολιθωμάτων που ανήκουν στο είδος Navifusa majensis. Μέσα στο σώμα αυτών των μονοκύτταρων οργανισμών, βρήκαν θυλακοειδείς μεμβράνες. Η ανακάλυψη τοποθετεί το αρχείο των θυλακοειδών κατά 1.2 δισεκατομμύρια χρόνια πίσω, και υπονοεί πως οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί ξεκίνησαν να εξελίσσονται αρκετά πιο πριν.

Αυτό που παραμένει άγνωστο είναι αν πρόλαβαν να εξελιχθούν αρκετά νωρίς για να συνεισφέρουν στο Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης.

Η ανακάλυψη διατηρημένων θυλακοειδών εντός του N. Majensis παρέχει απευθείας αποδείξεις για μία ελάχιστη ηλικία 1.75 δισεκατομμυρίων ετών από τη διάσπαση μεταξύ κυανοβακτηρίων με θυλακοειδή και χωρίς. Θεωρούμε πως παρόμοιες μελέτεςς υπερ-υψηλής ανάλυσης σε καλοδιατηρημένα μικρο-απολιθώματα, θα επεκτείνει το γεωλογικό αρχείο των φωτοσυνθετικών οργανισμών, αποκαλύπτοντας και τα ελάχιστα οξυγονωμένα οικοσυστήματα από τα οποία αυτά τα περίπλοκα κύτταρα εξελίχθηκαν.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Nature.