Naukowcy z Uniwersytetu w Liège (ULiège) zidentyfikowali mikrostruktury w komórkach kopalnych, które mają 1,75 miliarda lat. Struktury te, zwane błonami tylakoidów, są najstarszymi, jakie kiedykolwiek odkryto. Cofają zapis kopalny tylakoidów o 1,2 miliarda lat i dostarczają nowych informacji na temat ewolucji sinic, które odegrały kluczową rolę w akumulacji tlenu na wczesnej Ziemi. To ważne odkrycie zostało zaprezentowane w czasopiśmie Nature.
Catherine Demoulin, Yannick Lara, Alexandre Lambion i Emmanuelle Javaux z laboratorium Early Life Traces & Evolution Jednostki Badawczej Astrobiologii w ULiège zbadali zagadkowe mikroskamieniałości zwane Navifusa majensis (N.majensis) w łupkach z formacji McDermott w Australii, których jest 1,75 miliarda lat oraz w formacjach Demokratycznej Konga i arktycznej Kanady sprzed 1 miliarda lat. Analizy ultrastrukturalne w komórkach kopalnych z 2 formacji (Australia, Kanada) wykazały obecność błon wewnętrznych o układzie, drobnej strukturze i wymiarach pozwalających jednoznacznie interpretować je jako błony tylakoidów, w których zachodzi fotosynteza tlenowa. Obserwacje te pozwoliły zidentyfikować N majensis jako cyjanobakterię kopalną.
Odkrycie to rzuca światło na rolę sinic z błonami tylakoidów we wczesnym natlenianiu Ziemi. Odegrały ważną rolę we wczesnej ewolucji życia i były aktywne podczas Wielkiego Zdarzenia Natlenienia (GOE), około 2,4 miliarda lat temu. Jednakże chronologia początków fotosyntezy tlenowej i rodzaj zaangażowanych w nią cyjanobakterii (protocyjanobakterii – z tylakoidami lub bez) pozostają przedmiotem dyskusji, a odkrycie badaczy z ULiège oferuje nowe podejście do wyjaśnienia tych kwestii.
„Najstarsze znane tylakoidy kopalne datowane są na około 550 milionów lat. Te, które zidentyfikowaliśmy, wydłużają zatem zapis kopalny o 1,2 miliarda lat” – wyjaśnia profesor Emmanuelle Javaux, paleobiolog i astrobiolog, dyrektor laboratorium Early Life Traces & Evolution w ULiège .
„Odkrycie zachowanych tylakoidów w N. majensis dostarcza bezpośredniego dowodu na minimalny wiek około 1,75 miliarda lat dla rozbieżności między sinicami z tylakoidami i tymi bez tylakoidów”.
Jednak odkrycie zespołu ULiège stwarza możliwość odkrycia tylakoidów w jeszcze starszych skamieniałościach sinic i przetestowania hipotezy, że pojawienie się tylakoidów mogło odegrać główną rolę w wielkim natlenieniu wczesnej Ziemi około 2,4 miliarda lat temu. Podejście to pozwala także zbadać rolę tlenu ditlenowego w ewolucji złożonego życia (eukariota) na naszej planecie, w tym pochodzenie i wczesne różnicowanie się glonów będących żywicielami chloroplastów pochodzących z cyjanobakterii.
„Życie mikroskopijne jest piękną, najbardziej różnorodną i obfitą formą życia na Ziemi od czasu powstania życia. Badanie jego zapisu kopalnego przy użyciu nowych podejść pozwoli nam zrozumieć, w jaki sposób życie ewoluowało przez co najmniej 3,5 miliarda lat. Niektóre z tych badań mówią również nam, jak szukać śladów życia poza Ziemią!”, podsumowuje Emmanuelle Javaux.