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Wissenschaftler haben gerade ein 1,75 Milliarden Jahre altes Geheimnis über den Ursprung des Lebens entdeckt

Winzige Fossilien, die fast zwei Milliarden Jahre in alten Gesteinsbrocken eingeschlossen waren, liefern uns den ersten Beweis für Photosynthese auf der Erde.

In der McDermott-Formation in der Wüste Nordaustraliens werden kleine Strukturen genannt Thylakoide Es wurde vermutlich in einem Fossil entdeckt Cyanobakterien Es stammt aus der Zeit vor 1,75 Milliarden Jahren.

Diese Strukturen befinden sich in den Zellen heutiger photosynthetischer Organismen und enthalten das Pigment Chlorophyll, das zur Absorption von Licht für die Photosynthese verwendet wird.

Dies bedeutet, dass Mikrofossilien den ältesten direkten Beweis der Photosynthese darstellen und uns eine neue Untergrenze für das Entstehungsalter von Thylakoid-tragenden Cyanobakterien und ein neues Werkzeug zum Verständnis der frühen Ökosysteme der Erde und der Entstehung des Lebens auf unserem Planeten liefern.

Bilder von mikrofossilen Exemplaren Navifosa magenensis. (Demoulin et al., Natur2024)

„Unsere Studie liefert direkte Beweise für die Existenz stoffwechselaktiver Cyanobakterien, die anoxische Photosynthese betreiben.“ schreibt ein Team um die Mikrobiologin Catherine Demoulin Von der Universität Lüttich.

Die Ergebnisse legen nahe, dass eine detaillierte Analyse anderer Fossilien ähnlichere Strukturen identifizieren und den Zeitpunkt bestimmen könnte, an dem photosynthetische Strukturen von den ersten Formen komplexer Algenzellen verschlungen und angetrieben wurden.

Die Photosynthese, bei der Sonnenlicht genutzt wird, um Wasser und Kohlendioxid in Glukose und Sauerstoff umzuwandeln, scheint etwas zu sein, was Pflanzen und Algen da draußen im Stillen tun, aber sie ist die Grundlage für das Überleben fast aller Lebewesen.

Photosynthetische Organismen bilden nicht nur die Grundlage der meisten Nahrungsnetze, ihre Stoffwechselprozesse füllen die Atmosphäre auch mit dem atembaren Sauerstoff, den die meisten von uns zum Überleben benötigen.

Wir wissen, dass es zu Beginn der Erdgeschichte nicht viel frei schwebenden Sauerstoff in der Atmosphäre und den Ozeanen gab. Verschiedene geochemische Beweise zeigen jedoch, dass der Sauerstoffgehalt plötzlich anstieg Vor etwa 2,4 Milliarden Jahren Was als das große Oxidationsereignis bekannt ist. Es ist nicht klar, warum das so ist, aber eine Möglichkeit ist die Entstehung photosynthetischer Organismen.

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Der älteste unbestrittene mikrofossile Beweis für Cyanobakterien ist ein Organismus namens Eoentophysialis belcherensissogar datiert Vor 2,018 Milliarden Jahren. Doch Fossilien sind oft schwer zu interpretieren und ihre innere Struktur bleibt nicht immer intakt. Nicht alle Cyanobakterien enthalten Thylakoid.

Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahmen von Proben Navifosa magenensis Aus der McDermott-Formation. (Demoulin et al., Natur2024)

Demoulin und ihre Kollegen nutzten verschiedene hochauflösende mikroskopische Techniken, um die äußeren und inneren Strukturen von Mikrofossilien einer Art zu erforschen, die als bekannt ist Navifosa magenensisEs wird angenommen, dass es sich um Cyanobakterien handelt. In den Körpern einzelliger Organismen aus zwei Fossilienklassen fanden sie Thylakoidmembranen.

Diese Fossilien stammen aus der Grassy-Bay-Formation in Kanada und wurden auf die Zeit vor bis zu 1,01 Milliarden Jahren datiert; und die McDermott-Formation, die 1,75 Milliarden Jahre alt ist. Dies verlängert den Fossilienbestand von Thylakoiden auf bis zu 1,2 Milliarden Jahre zurück – und bedeutet, dass sich die sauerstoffhaltige Photosynthese schon vorher entwickelt haben muss.

Was wir jedoch noch nicht wissen, ist, ob sie sich im Laufe der Zeit entwickelt haben, um zu dem großen Oxidationsereignis beizutragen. Nur die Suche nach antiken Fossilien und deren sorgfältige Untersuchung können uns eine Antwort auf diese drängende Frage geben.

„Entdeckung der darin konservierten Thylakoide N. Magensis Die hier berichteten liefern direkte Belege für den Unterschied zwischen Thylakoid-haltigen Bakterien und Nicht-Thylakoid-haltigen Cyanobakterien. Die Forscher schreiben.

„Wir gehen davon aus, dass ähnliche ultrastrukturelle Analysen gut erhaltener Mikrofossilien die geologische Aufzeichnung sauerstoffhaltiger photosynthetischer Organismen, der frühen anoxischen Ökosysteme, in denen sich komplexe Zellen entwickelten, erweitern könnten.“

Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur.

Magda Franke

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