Знайдено стародавні тилакоїди, які змінюють уявлення про розвиток фотосинтезу

Учені із Льєзького університету (ULiège) знайшли тилакоїдні мембрани, вік яких складає 1.75 мільярда років. Раніше найдавнішими тилакоїдами вважалися ті, вік яких оцінювали в 550 мільйонів років. Тилакоїди відіграють ключову роль у фотосинтезі, і нове відкриття, описане в журналі Nature, також покращує наші знання про еволюцію ціанобактерій, усередині яких містяться знайдені структури та які відіграли вирішальну роль у накопиченні кисню на ранній Землі, пише пресслужба Льєзького університету.

Тилакоїдні мембрани знайдені за допомогою ультраструктурного аналізу в мікрофосиліях під назвою Navifusa majensis (N.majensis) у сланцях з формації Макдермотт в Австралії, вік яких становить 1.75 млрд років, у формаціях віком 1 млрд років у ДР Конго та арктичній Канаді. Розташування, тонка структура та розміри внутрішніх мембран дозволили однозначно інтерпретувати їх як тилакоїдні мембрани, в яких відбувається кисневий фотосинтез. Ці спостереження дозволили ідентифікувати N.majensis як викопну ціанобактерію.

Відкриття проливає світло на роль ціанобактерій з тилакоїдними мембранами в оксигенації ранньої Землі. Вони відіграли важливу роль у ранній еволюції життя і були активними під час Кисневої революції близько 2.4 мільярда років тому. Однак хронологія походження оксигенного фотосинтезу та тип залучених до нього ціанобактерій залишаються дискусійними, і відкриття дослідників з Ульєжа пропонує новий підхід до прояснення цих питань.

"Виявлення збережених тилакоїдів у N. majensis служить прямим доказом того, що мінімальний вік дивергенції між ціанобактеріями з тилакоїдами і без них становить близько 1.75 мільярда років", – уточнює палеобіолог Еммануель Жаво.

Робота команди Ульєжа дає можливість виявити тилакоїди в ще більш давніх ціанобактеріальних скам'янілостях і перевірити гіпотезу про те, що поява тилакоїдів могла відіграти важливу роль у великому насиченні киснем ранньої Землі близько 2.4 мільярда років тому. Цей підхід також дозволяє вивчити роль діоксигену в еволюції складного життя (еукаріотів) на нашій планеті, включно з походженням та ранньою диверсифікацією водоростей, які містять хлоропласти, що походять від ціанобактерій.

"Мікроскопічне життя прекрасне, це найрізноманітніша і найбагатша форма життя на Землі. Вивчення її скам'янілостей за допомогою нових підходів дозволить нам зрозуміти, як життя розвивалося протягом як мінімум 3.5 мільярда років. Деякі з цих досліджень також підкажуть нам, як шукати сліди життя за межами Землі!" – сподівається Жаво.

У 2021 році вчені заявили, що уповільнення обертання Землі могло сприяти появі кисню на ній. За їхніми словами, збільшення довжини доби веде до продуктивнішого фотосинтезу, що допомогло ціанобактеріям наповнити нашу планету киснем.