Ученые приблизились к разгадке Великого события окисления 2,5 млрд лет назад

В окаменелостях, датируемых возрастом 1,75 миллиарда лет, были обнаружены самые ранние прямые доказательства фотосинтеза.

Ученые собрали окаменелости из Австралии, Канады и Демократической Республики Конго и обнаружили, что образцы из Австралии и Канады содержат свидетельства существования цианобактерий, старейшей известной формы жизни на Земле.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи обнаружили, что эти окаменелости цианобактерий имеют фотосинтетические структуры, известные как тилакоидные мембраны, которые содержат пигменты, такие как хлорофилл, которые преобразуют свет в химическую энергию посредством фотосинтеза.

Цианобактерии сохранились в глине, которая со временем уплотнилась и превратилась в камень. Исследователи использовали метод, называемый трансмиссионной электронной микроскопией (ПЭМ), чтобы увидеть мембраны и другие мельчайшие детали, сохранившиеся в окаменелостях.

Вместо использования света для изображения объектов, ПЭМ использует электроны, длина волны которых намного меньше, чем у света, что позволяет нам видеть гораздо более мелкие детали вплоть до атомного уровня. Ученые бомбардируют образец электронным лучом. Некоторые электроны пройдут сквозь него, а некоторые будут поглощены или рассеяны более плотными частями объекта.

«Обнаружение этих мембран говорит нам о том, что эти клетки действительно являются цианобактериями, которые осуществляют кислородный фотосинтез», — говорит ведущий автор исследования Эммануэль Жаво, палеобиолог из Льежского университета в Бельгии.

Жаво пояснил, что определение точного времени, когда цианобактерии развили способность производить кислород, является важной вехой в естественной истории Земли.

Концентрация кислорода в атмосфере Земли резко возросла около 2,45 миллиарда лет назад, во время так называемого Великого события окисления.

Увеличение содержания кислорода в атмосфере изменило жизнь на Земле. Он открыл аэробное дыхание для многих форм жизни и увеличил скорость выветривания минералов и обеспечения питательными веществами различных сред.

Однако ученые не знают, было ли Великое событие окисления вызвано эволюцией кислородного фотосинтеза или же раньше произошли другие экологические или геологические события.

Точные биологические и физические причины Великого события окисления до сих пор обсуждаются среди ученых. Хотя фотосинтез цианобактерий, обычно, считается основной причиной увеличения концентрации кислорода, свою роль могли сыграть и такие факторы, как извержения вулканов или снижение уровня железа в океанах.

Использование исследователями электронной микроскопии потенциально открывает путь к повторному анализу старых существующих образцов ископаемых с помощью той же техники визуализации, чтобы точно определить, когда у цианобактерий впервые появились тилакоидные мембраны.