به گزارش زیستنا به نقل از New Scientist پژوهشگران به‌تازگی موفق شدند تا ساختارهای فتوسنتزی را درون فسیل سیانوباکتری‌هایی با قدمت ۱/۷۵ (یک و هفتادوپنج صدم) میلیارد سال شناسایی کنند. این کشف تا به امروز قدیمی‌ترین شواهدی از این ساختارها است که سرنخ‌هایی از چگونگی تکامل فتوسنتز ارائه می‌دهد.
امانوئل جاواکس (Emmanuelle Javaux) از دانشگاه لیژ در بلژیک و همکارانش فسیل‌های جمع‌آوری‌شده از سنگ‌ها را در سه مکان بررسی کردند. قدیمی‌ترین این مکان‌ها سازند مک درموت (McDermott Formation) با قدمت ۱/۷۵ (یک و هفتادوپنج صدم) میلیارد سال در استرالیا بود و دو مکان دیگر سازندهایی با قدمت‌های میلیارد ساله شامل سازند خلیج گراسی (Grassy Bay Formation) در کانادا و سازند Bllc6 (Bllc6 formation) در جمهوری دموکراتیک کنگو بودند.
پژوهشگران از این سنگ‌ها، سیانوباکتری‌های فسیل‌شده را استخراج کردند که از طریق فتوسنتز انرژی تولید می‌کردند. جاواکس می‌گوید: «آن‌ها بسیار ریز، کمتر از یک میلی‌متر، هستند بنابراین شما نمی‌توانید آن‌ها را با چشمان خود ببینید.» او و همکارانش فسیل‌ها را درون رزین قرار دادند و با استفاده از تیغه‌ای از با لبه‌ای از جنس الماس آن‌ها را به مقاطعی به ضخامت‌های ۶۰ تا ۷۰ نانومتر برش دادند و سپس ساختارهای داخلی این مقاطع را با میکروسکوپ الکترونی مورد تجزیه‌وتحلیل قرار دادند.
آن‌ها دریافتند که سیانوباکتری‌های استرالیا و کانادا حاوی تیلاکوئیدها (Thylakoid) یا کیسه‌های غشایی هستند که در آن فتوسنتز اتفاق می‌افتد. جاواکس می‌گوید: «این‌ها قدیمی‌ترین تیلاکوئیدهای فسیل‌شده‌ای هستند که تا امروز می‌شناسیم.» پیش‌ازاین، قدیمی‌ترین فسیل‌های تیلاکوئید حدود ۵۵۰ میلیون سال قدمت داشتند. وی می‌گوید: «بنابراین، ما رکورد فسیل‌ها را ۱/۲ (یک و دودهم) میلیارد سال به عقب بردیم.»
کوین بویس (Kevin Boyce) از دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا می‌گوید این مهم است زیرا تمامی سیانوباکتری‌ها تیلاکوئید ندارند و مشخص نیست که این ساختارها که فتوسنتز را کارآمدتر می‌کنند، چه زمانی تکامل یافته‌اند. او می‌گوید اکنون می‌توانیم تاریخ این اشتقاق را به ۱/۷۵ (یک و هفتادوپنج صدم) میلیارد سال پیش برسانیم. قدیمی‌ترین فسیل‌های سیانوباکتری‌ها حدود ۲ میلیارد سال قدمت دارند، اگرچه شواهد دیگر، مانند نشانه‌های ژئوشیمیایی، نشان می‌دهند که فتوسنتز از مدت‌ها پیش از آن وجود داشته است.
باور عمومی بر این است که سیانوباکترها ۲/۴ (دو و چهار دهم) میلیارد سال پیش سبب انباشته شدن اکسیژن در جو زمین شدند. جاواکس می‌گوید: «یک نظر این است که شاید در این زمان آن‌ها تیلاکوئیدها را ایجاد کردند و این باعث افزایش میزان اکسیژن در زمین شد.» وی می‌افزاید: «اکنون‌که تیلاکوئیدهای بسیار قدیمی را پیدا کرده‌ایم و دریافته‌ایم که آن‌ها می‌توانند در سنگ‌های بسیار قدیمی حفظ شوند، فکر می‌کنیم که می‌توانیم بیشتر به گذشته برگردیم و سعی کنیم این فرضیه را آزمایش کنیم.»
منبع: New Scientist
Journal Reference:
Demoulin, Catherine F., Yannick J. Lara, Alexandre Lambion, and Emmanuelle J. Javaux. “Oldest Thylakoids in Fossil Cells Directly Evidence Oxygenic Photosynthesis.” Nature, January 3, 2024. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06896-7.