Los microbios podrían haber realizado fotosíntesis productora de oxígeno al menos mil millones de años antes en la historia de la Tierra de lo que se pensaba anteriormente.
El hallazgo podría cambiar las ideas sobre cómo y cuándo evolucionó la vida compleja en la Tierra, y qué tan probable es que pueda evolucionar en otros planetas.
El oxígeno en la atmósfera de la Tierra es necesario para formas de vida complejas, que lo utilizan durante la respiración aeróbica para generar energía.
Los niveles de oxígeno aumentaron dramáticamente en la atmósfera hace unos 2.400 millones de años, pero por qué sucedió entonces se ha debatido. Algunos científicos creen que hace 2.400 millones de años fue cuando los organismos llamados cianobacterias evolucionaron por primera vez, lo que podría producir oxígeno oxígeno fotosíntesis.
Otros científicos piensan que las cianobacterias evolucionaron mucho antes de hace 2.400 millones de años, pero algo evitó que el oxígeno se acumulara en el aire.
Las cianobacterias realizan una forma relativamente sofisticada de fotosíntesis oxigenada, el mismo tipo de fotosíntesis que hacen todas las plantas en la actualidad. Por lo tanto, se ha sugerido que podrían haber existido formas más simples de fotosíntesis oxigenada antes, antes de las cianobacterias, lo que lleva a niveles bajos de oxígeno.disponible para la vida.
Ahora, un equipo de investigación dirigido por el Imperial College de Londres descubrió que la fotosíntesis oxigenada surgió al menos mil millones de años antes de que evolucionaran las cianobacterias. Sus resultados, publicados en la revista Geobiología , demuestre que la fotosíntesis oxigenada podría haber evolucionado muy temprano en la historia de 4.500 millones de años de la Tierra.
El autor principal, el Dr. Tanai Cardona, del Departamento de Ciencias de la Vida de Imperial, dijo: "Sabemos que las cianobacterias son muy antiguas, pero no sabemos exactamente qué tan antiguas. Si las cianobacterias tienen, por ejemplo, 2.500 millones de años, eso seríala fotosíntesis oxigenada media podría haber comenzado ya hace 3.500 millones de años. Sugiere que podría no tomar miles de millones de años para que un proceso como la fotosíntesis oxigenada comience después del origen de la vida ".
Si la fotosíntesis oxigenada evolucionó temprano, podría significar que es un proceso relativamente simple de evolucionar. La probabilidad de que surja vida compleja en un exoplaneta distante puede ser bastante alta.
Es difícil para los científicos descubrir cuándo evolucionaron los primeros productores de oxígeno utilizando el registro de rocas en la Tierra. Cuanto más antiguas son las rocas, más raras son y más difícil es demostrar de manera concluyente que cualquier microbio fósil encontrado en estos antiguosrocas usadas o producidas cualquier cantidad de oxígeno.
En cambio, el equipo investigó la evolución de dos de las principales proteínas involucradas en la fotosíntesis oxigenada.
En la primera etapa de la fotosíntesis, las cianobacterias usan la energía de la luz para dividir el agua en protones, electrones y oxígeno con la ayuda de un complejo de proteínas llamado Photosystem II.
Photosystem II está formado por dos proteínas llamadas D1 y D2. Originalmente, las dos proteínas eran iguales, pero aunque tienen estructuras muy similares, sus secuencias genéticas subyacentes ahora son diferentes.
Esto muestra que D1 y D2 han estado evolucionando por separado; en las cianobacterias y plantas solo comparten el 30 por ciento de su secuencia genética. Incluso en su forma original, D1 y D2 habrían podido realizar la fotosíntesis oxigenada, por lo tanto, sabiendo cuánto tiempoHace que eran idénticos podían revelar cuándo esta habilidad evolucionó por primera vez
Para descubrir la diferencia en el tiempo entre D1 y D2 que son 100 por ciento idénticos y que solo son 30 por ciento iguales en cianobacterias y plantas, el equipo determinó qué tan rápido estaban cambiando las proteínas, su tasa de evolución.
Utilizando métodos estadísticos potentes y eventos conocidos en la evolución de la fotosíntesis, determinaron que las proteínas D1 y D2 en Photosystem II evolucionaron extremadamente lentamente, incluso más lentamente que algunas de las proteínas más antiguas en biología que se cree se encontraron en los primeros tiempos.formas de vida.
A partir de esto, calcularon que el tiempo entre las proteínas D1 y D2 idénticas y las versiones similares al 30 por ciento en cianobacterias y plantas es de al menos mil millones de años, y podría ser más que eso.
El Dr. Cardona dijo: "Por lo general, se considera que la aparición de la fotosíntesis oxigenada y las cianobacterias son la misma cosa. Entonces, para saber cuándo se produjo oxígeno por primera vez, los investigadores intentaron descubrir cuándo evolucionaron las cianobacterias".
"En cambio, nuestro estudio muestra que la fotosíntesis oxigenada probablemente comenzó mucho antes de que surgiera el ancestro más reciente de las cianobacterias. Esto está de acuerdo con los datos geológicos actuales que sugieren que las bocanadas de oxígeno o las acumulaciones localizadas de oxígeno eran posibles antes de hace tres mil millones de años.
"Por lo tanto, el origen de la fotosíntesis oxigenada y el antepasado de las cianobacterias no representan lo mismo. Podría haber una brecha muy grande en el tiempo entre uno y otro. Es un cambio masivo de perspectiva".
Ahora, el equipo está tratando de recrear cómo era el fotosistema antes de que D1 y D2 evolucionaran en primer lugar. Usando la variación conocida en los códigos genéticos del fotosistema en todas las especies vivas hoy en día, están tratando de reconstruir el código genético del fotosistema ancestral.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Imperial College de Londres . Original escrito por Hayley Dunning. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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