Lielākajai daļai dzīvnieku uz Zemes elpošana ir dzīvības sinonīms. Tomēr pirmajos 2 miljardos mūsu planētas pastāvēšanas gados skābeklis bija retā stāvoklī.
Tas nenozīmē, ka Zeme visu šo laiku bija nedzīva, bet dzīvība bija reta un ļoti atšķirīga no tā, ko mēs zinām šodien.
Tikai tad, kad uz skatuves parādījās sarežģītākas baktērijas, kas spēj fotosintēzi, viss sāka mainīties, izraisot to, ko zinātnieki sauc par Lielo oksidācijas notikumu. Bet kad tas viss notika? Kā tas viss satricināja?
Jauna gēnu analīzes metode ir sniegusi ieteikumus jaunam laika grafikam. Tiek lēsts, ka bija vajadzīgi 400 miljoni gadu, lai baktērijas ieņemtu saules gaismu un izelpotu skābekli, pirms dzīve patiešām uzplauka.
Citiem vārdiem sakot, uz mūsu planētas, iespējams, bija organismi, kas spēj fotosintēzi ilgi pirms Lielā oksidācijas notikuma.
“Evolūcijā lietas vienmēr sākas ar mazu,” paskaidrot Ģeologs Gregs Furnjē no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta.
“Lai gan ir pierādījumi par agrīnu skābekļa fotosintēzi – kas ir patiesi pārsteidzošākais vissvarīgākais evolūcijas jauninājums uz Zemes – tās pacelšanās prasīja simtiem miljonu gadu.”
Pašlaik ir divi konkurējoši konti, lai izskaidrotu fotosintēzes attīstību īpašās baktērijās, kas pazīstamas kā zilaļģes. Daži uzskata, ka dabiskais process saules gaismas pārvēršanai enerģijā parādījās uz evolūcijas skatuves ļoti agri, taču tas attīstījās ar “lēnu drošinātāju”. Citi uzskata, ka fotosintēze attīstījās vēlāk, bet “tā noritēja kā ugunsgrēks”.
Liela daļa strīdu izriet no pieņēmumiem par baktēriju attīstības ātrumu un dažādām fosilā ieraksta interpretācijām.
Tātad Fournier un viņa kolēģi pievienoja vēl vienu analīzes veidu. Retos gadījumos baktērijas dažreiz var mantot gēnus nevis no vecākiem, bet no citām, tālu saistītām sugām. Tas var notikt, kad cita šūna “ēd” un savā genomā iekļauj citus gēnus.
Zinātnieki var izmantot šo informāciju, lai noskaidrotu dažādu baktēriju grupu relatīvo vecumu; Piemēram, tiem, kuriem ir nozagti gēni, ir jābūt tiem pielāgotiem no sugas, kas bija vienlaikus.
Pēc tam šīs attiecības var salīdzināt ar specifiskākiem iepazīšanās mēģinājumiem, piemēram, molekulārā pulksteņa modeļiem, kuros ģenētisko izmaiņu vēstures izsekošanai tiek izmantotas organismu ģenētiskās sekvences.
Šim nolūkam pētnieki ķemmēja tūkstošiem baktēriju sugu, tostarp cianobaktēriju, genomus. Viņi meklēja horizontālas gēnu pārneses gadījumus.
Kopumā viņi identificēja 34 skaidrus piemērus. Salīdzinot šos piemērus ar sešiem molekulārā pulksteņa modeļiem, autori uzskatīja, ka viens no tiem ir pastāvīgi piemērotāks. Izvēloties šo maisījuma formu, komanda veica aplēses par fotosintēzes baktēriju dzīves ilgumu.
Rezultāti liecina, ka visām mūsdienās dzīvojošajām zilaļģēm ir kopīgs priekštecis, kas bija aptuveni pirms 2,9 miljardiem gadu. Tikmēr senči tiem Nefotosintēzes baktēriju senči atšķīrās aptuveni pirms 3,4 miljardiem gadu.
Fotosintēze, iespējams, attīstījās kaut kur starp šiem diviem datumiem.
Saskaņā ar komandas vēlamo evolūcijas modeli, cianobaktērijas, iespējams, ir fotosintēzes vismaz 360 miljonus gadu pirms ģeozinhronās orbītas. Ja viņiem ir taisnība, tas atbalsta “lēnas saplūšanas” hipotēzi.
“Šis jaunais dokuments atklāj fundamentālu jaunu gaismu uz Zemes skābekļa piegādes vēsturi, jaunos veidos saistot fosilo ierakstu ar genoma datiem, ieskaitot horizontālo gēnu pārnesi,” Viņš saka Bioģeoķīmiķis Timotijs Lions no Kalifornijas universitātes, Riversaidā.
“Atzinumi runā par bioloģiskā skābekļa ražošanas sākumu un tā ekoloģisko nozīmi tādā veidā, kas nodrošina biotiskus ierobežojumus modeļiem un kontrolei par agrīnu okeāna oksigenēšanu un turpmāko uzkrāšanos atmosfērā.”
Autori cer izmantot līdzīgas ģenētiskās analīzes metodes, lai nākotnē analizētu citus organismus, nevis zilaļģes.
Pētījums tika publicēts Karaliskās biedrības raksti B..
