Pre väčšinu zvierat na Zemi je dych synonymom života. Napriek tomu počas prvých 2 miliárd rokov existencie našej planéty bol kyslík nedostatočný.
To neznamená, že Zem bola v tom čase bez života, ale že život bol vzácny a veľmi odlišný od toho, čo poznáme dnes.
Až keď na scénu vstúpili zložitejšie baktérie, ktoré mohli vykonávať fotosyntézu, všetko sa začalo meniť, čo vedcom spustilo veľkú oxidačnú udalosť. Kedy sa to však všetko stalo? A ako sa to celé pohlo?
Nová technika génovej analýzy poskytla vodítka k novej časovej osi. Odhady naznačujú, že než mohol život skutočne rozkvitnúť, trvalo baktériám 400 miliónov rokov intenzívneho slnečného svetla a kyslíka, aby sa im vyhli.
Inými slovami, na našej planéte boli organizmy, ktoré boli schopné fotosyntézy dlho pred veľkou oxidačnou udalosťou.
„V evolúcii veci začínajú vždy od malička,“ rozprávanie Geobiológ Greg Fournier z Massachusettského technologického inštitútu.
„Napriek tomu, že existujú dôkazy o včasnej kyslíkovej fotosyntéze – čo je najdôležitejšia a skutočne úžasná evolučná inovácia na Zemi – stále to trvalo stovky miliónov rokov, kým sa to začalo.“
V súčasnosti existujú dve konkurenčné teórie na vysvetlenie vývoja fotosyntézy v konkrétnych baktériách nazývaných cyanobaktérie. Niektorí si myslia, že prirodzený proces premeny slnečného svetla na energiu dorazil do evolučnej krajiny pomerne skoro, ale prebiehal s „pomalou poistkou“. Iní si myslia, že fotosyntéza sa vyvinula neskôr, ale „lietala ako požiar“.
Väčšina nezhôd sa týka predpokladov o rýchlosti bakteriálnej evolúcie a rôznych interpretácií fosílnych záznamov.
Fournier a jeho kolegovia preto teraz pridali do mixu ďalšiu formu analýzy. V zriedkavých prípadoch môže baktéria niekedy zdediť gény nie po svojom rodičovi, ale po iných vzdialene príbuzných druhoch. To sa môže stať, keď jedna bunka „zje“ druhú a do svojho genómu zabuduje gény tej druhej.
Vedci môžu tieto informácie použiť na vyvodenie relatívneho veku rôznych bakteriálnych skupín; Napríklad ľudia, ktorí ukradli gény, ich mohli priškrtiť súčasne prítomným druhom.
Takéto vzťahy je možné porovnať so špecializovanejšími snahami o datovanie, ako sú modely molekulárnych hodín, ktoré používajú genetické sekvencie organizmov na sledovanie histórie genetických zmien.
Za týmto účelom vedci prečesali genómy tisícov bakteriálnych druhov vrátane cyanobaktérií. Hľadali prípady horizontálneho prenosu génov.
Celkovo identifikovali 34 jasných príkladov. Pri porovnávaní týchto príkladov so šiestimi modelmi molekulárnych hodín autori zistili, že jeden konkrétny konkrétny model je najvhodnejší. Pri vyňatí tohto modelu z tímu tím použil odhady, aby zistil, ako staré staré fotosyntetizujúce baktérie skutočne sú.
Zistenia naznačujú, že všetky dnes žijúce druhy siníc majú spoločného predka, ktorý existoval asi pred 2,9 miliardami rokov. Medzitým predkovia z Oni Predkovia sa odchýlili od nefotosyntetických baktérií asi pred 3,4 miliardami rokov.
Fotosyntéza sa pravdepodobne vyvinula niekde medzi týmito dvoma dátumami.
Podľa evolučného modelu preferovaného tímom sinice pravdepodobne fotosyntetizovali najmenej 360 miliónov rokov pred GEO. Ak sú správne, podporuje to ďalej hypotézu „pomalej poistky“.
„Tento nový dokument vrhá zásadné nové svetlo na históriu kyslíka na Zemi tým, že novým spôsobom spája fosílny záznam s genomickými údajmi, vrátane horizontálneho prenosu génov.“ Hovoria Biogeochemik Timothy Lyons z Kalifornskej univerzity v Riverside.
„Výsledky hovoria o nástupe biologickej produkcie kyslíka a jeho ekologickom význame a poskytujú dôležité obmedzenia pre vzorce a kontroly včasného okysličovania oceánov a následnej akumulácie v atmosfére.“
Autori dúfajú, že v budúcnosti použijú podobné techniky génovej analýzy na analýzu organizmov iných ako cyanobaktérie.
Štúdia bola publikovaná v Zborník Kráľovskej spoločnosti B.
