發現 17.5 億年前已有生物可光合作用 助了解地球生命起源

最新刊於《自然》的研究指,在澳洲一塊岩石中發現了地球上光合作用的最早證據。

團隊在澳洲北部沙漠的 McDermott 地層中,發現了一個有 17.5 億年歷史的藍菌(舊稱藍藻)化石中,當中有一種稱為類囊體 (thylakoid) 的微小結構。這些單層膜囊狀結構存在於現今能進行光合生物的細胞內,這些生物都含有葉綠素色素,用於吸收光線進行光合作用。

光合作用利用陽光將水和二氧化碳轉化為葡萄糖和氧氣,這似乎只是植物和藻類等賴以生存的機制,但其實幾乎是所有生物存活的基礎:光合生物不僅是大多數食物網的最基本成員,光合作用過程也使大氣中充滿了大多數其他生命所需的氧氣。

是次由比利時列日大學古微生物學家 Catherine Demoulin 領導的研究團隊則使用不同的高解析度顯微鏡技術,來分析一種被稱為 Navifusa majensis 的藍菌物種微形化石內外結構,並在兩個化石床的 N. majensis 化石內發現了類囊體膜。

在早期的地球,大氣和海洋中只有極少量自由漂浮的氧。然而,不同的地球化學證據表明,在大約 24 億年前的「大氧化事件」中,地球氧氣含量突然飆升。目前科學家仍未清楚觸發事件的原因,但其中一種可能性是光合生物的出現。

換言之, N. majensis 化石是地球能光合作用生物的最古老直接證據,為了解早期地球生態系統以及生命如何在地球上出現提供新線索。而對其他化石的詳細分析,可以識別出更多類似的結構,準確地了解可光合作用結構,何時被最早形式的複雜藻類細胞吞噬並發揮作用。

來源:

Science Alert, Earliest Evidence Yet Reveals Photosynthesis Evolved at Least 1.75 Billion Years Ago

報告:

Demoulin, C.F., Lara, Y.J., Lambion, A.&  et al. (2024). Oldest thylakoids in fossil cells directly evidence oxygenic photosynthesis. Nature. doi: 10.1038/s41586-023-06896-7

文/AC

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