Фотосинтез древнее, чем до сих пор считалось, и было время, когда пользоваться им могли практически все живые организмы на Земле. К такому выводу пришел доктор Танаи Кардона (Tanai Cardona) с факультета биологии Имперского колледжа Лондона в результате своего теоретического исследования, отчет о котором опубликован в журнале PLOS One. Краткое содержание этой научной работы пересказывается в пресс-релизе Имперского колледжа Лондона.
В центре внимания доктора Кардона оказался древний примитивный тип фотосинтеза — бескислородный фотосинтез, «топливом» для которого служит водород, железо либо различные соединения серы. Кислород при этом, в отличие от обычного фотосинтеза, не выделяется. Бескислородный фотосинтез присущ пурпурным и зеленым бактериям, а также гелиобактериям.
До сих пор считалось, что бескислородный фотосинтез возник у одной из указанных групп бактерий примерно 3,5 млрд лет назад, уже после того, как их эволюционные пути разошлись (и задолго до возникновения обычного фотосинтеза) и затем распространился на другие группы благодаря горизонтальному переносу генов — особому процессу, когда одноклеточные существа обмениваются друг с другом частями своего генома.
Однако теперь доктор Кардона нашел убедительное доказательство того, что все было совсем иначе. Он реконструировал эволюционное древо бактерий, занимающихся бескислородным фотосинтезом, на основе разницы в строении у них протеина BchF — ключевого вещества для синтеза бактериохлорофилла a, который, в свою очередь, является главным пигментом, задействованным в фотосинтезе бескислородного типа (и больше ни у каких бактерий, и вообще живых существ не встречается).
Анализ построенного таким образом эволюционного древа показал, что в его основе должна была лежать какая-то примитивная, вымершая к настоящему времени группа бактерий. Именно от нее современные бактерии, занимающиеся бескислородным фотосинтезом, унаследовали это умение — а вовсе не «поделились» им потом друг с другом.
Поскольку этот гипотетический общий предок, конечно, жил раньше, чем 3,5 млрд лет назад, время возникновения фотосинтеза тоже отодвигается в прошлое. Более того, все представление о развитии самых ранних форм жизни меняется. «Начинает вырисовываться картина того, что в течение первой половины истории Земли большинство живых организмов были, по-видимому, склонны к фотосинтезу», — предположил доктор Кардона.
Однако кислородный фотосинтез в итоге оказался все же эффективнее. Растения, водоросли и бактерии, которые его «освоили», вытеснили большинство организмов, использовавших «устаревшим» бескислородным фотосинтезом. После этого они насытили атмосферу нашей планеты кислородом, что коренным образом изменило всю биосферу — в частности, появились мы с вами.
Напомним, что в прошлом году американские ученые обнаружили в минералах из Южной Африки, предположительно, следы самого раннего кислородного фотосинтеза, возрастом 3,23 млн лет. По-видимому, их оставили цианобактерии.
