Структура белков системы фотосинтеза показала, что они появились почти 3,5 миллиарда лет назад – за миллиард лет до цианобактерий и «кислородной катастрофы» на Земле.
Кислород, который так необходим многим живым организмам, появился в воздухе планеты лишь около 2,45 миллиардов лет назад, когда другие живые организмы – прежде всего цианобактерии – научились проводить фотосинтез. Эти микроорганизмы и другие растения используют для этого сложный белковый комплекс, который улавливает солнечные фотоны и окисляет воду. Эта фотохимическая реакция позволяет получать свободный, высокоэнергетический электрон для следующих шагов фотосинтеза и приводит к выделению свободного кислорода в качестве побочного продукта. Однако возможны и другие, более простые формы кислорода в фотосинтезе, и появиться они могли еще раньше.
Такие гипотезы достаточно популярны: согласно им, накопление кислорода должно было начаться гораздо раньше 2,45 миллиардов лет назад, хотя его количество в атмосфере стало заметно увеличиваться только в этот период.
На такие выводы также указывает новая работа Танаи Кардона (Tanai Cardona) и его коллег из Имперского колледжа Лондона. Статья опубликована в журнале Geobiology, пишет naked-science.
Авторы проанализировали аминокислотные последовательности и структуры двух небольших белков фотосистемы II — D1 и D2. Именно они соединяют молекулы хлорофиллов и каротинов, которые выполняют ключевые этапы фотохимического окисления воды. Различия между D1 и D2 не так велики, и ясно, что они имеют общее происхождение.
Кардона и его коллеги предположили, что до расхождения D1 и D2 организмы могли использовать их более простую формулу для проведения более примитивного, но уже полноценного фотосинтеза с выделением кислорода.
Сравнение белков показало, что их предшественник должен был появиться еще в раннем архее, за миллиард лет до первых цианобактерий и «кислородной катастрофы» 2,45 миллиарда лет назад.
«Наша работа показывает, что оксигенный фотосинтез начался задолго до появления первого предка цианобактерий … Таким образом, происхождение оксигенов фотосинтеза и цианобактерий – это два совершенно отдельных вопроса. Между ними прошло немало времени», — рассказал профессор Кардона.