У викопних рештках ціанобактерій віком 1,75 мільярда років науковці виявили сліди тилакоїдів — клітинних структур, у яких відбувається фотосинтез. Наразі це найстаріша знахідка тилакоїдів, яка на пів мільярда років давніша за попередні відомі зразки, і вона може допомогти краще зрозуміти, як з'явився фотосинтез, що визначив шлях розвитку життя на Землі. Про відповідну статтю у журналі Nature пише New Scientist.
Скам'янілість ціанобактерії з тилакоїдами із Австралії. Demoulin et al. / Nature, 2024
Чому ціанобактерії такі важливі у розумінні розвитку життя?
Ціанобактерії (Cyanobacteria) вважаються однією з найстаріших груп організмів на нашій планеті. Припускають, що саме в них уперше виник кисневий фотосинтез — здатність самостійно утворювати органічні речовини з неорганічних під впливом сонячного світла, при цьому виділяти кисень як побічний продукт. Із ціанобактеріями також пов'язують Велику кисневу подію — кардинальне збільшення в атмосфері Землі кисню приблизно 2,4 мільярда років тому, у якій до того переважав вуглекислий газ. Це уможливило появу і стрімкий розвиток аеробних організмів, які використовують кисень для життя — спочатку одноклітинних, а пізніше й рослин, водоростей, грибів і тварин. Попри важливість ціанобактерій в історії планети, розуміння їхнього розвитку на сьогодні вкрай неповне, через що скам'янілості цих мікробів є цінним джерелом знань. А особливо цінні екземпляри, що їх описали вчені Льєзького університету.
Які ціанобактерії виявили науковці?
Дослідники проаналізували скам'янілості із трьох регіонів — Австралії, Канади та Конго. Австралійські виявилися найстарішими, з віком в 1,75 мільярда років, тоді як вік інших оцінили приблизно в 1 мільярд років. Щоб дослідити внутрішню структуру скам'янілих ціанобактерій, вчені залили їх у смолу, а відтак нарізали на скибки товщиною всього 60-70 нанометрів, які ретельно вивчили під електронним мікроскопом.
З'ясувалося, що в ціанобактерій з Австралії та Канади збереглися тилакоїди — схожі на мішечки внутрішньоклітинні структури, усередині яких і відбувається фотосинтез. Австралійські таким чином є найстарішими зразками тилакоїдів — їхній вік на 550 мільйонів років більший за попередні рекордні екземпляри. Це відкриття допоможе краще зрозуміти розвиток кисневого фотосинтезу — оскільки не всі ціанобактерії мають тилакоїди, то подібні знахідки вкажуть, коли і як виникли ці структури, які роблять фотосинтез ефективнішим.
- Одні з останніх молекулярних досліджень також вказали, що кисневий фотосинтез виник приблизно за 500 мільйонів років до Великої кисневої події. Імовірно, масштабне поширення ціанобактерій незадовго до Великої кисневої події посприяло поступовому наповненню протягом мільйонів років атмосфери Землі киснем.