Ключевой для распространения жизни на Земле вид фотосинтеза мог появиться не 2,5 миллиарда лет назад, а гораздо раньше
Изучив примитивную бактерию, для которой характерен бескислородный фотосинтез, ученые нашли у нее приспособление, похожее на источник сырья для реакций усовершенствованной версии фотосинтеза — кислородного. Это может означать, что кислородный фотосинтез, который характерен, в частности, для высших растений и водорослей, мог появиться на миллиард лет раньше, чем считалось.
© Depositphotos / Dink101
Фотосинтез — это ключевой для возникновения жизни на Земле процесс, в ходе которого организмы преобразуют энергию света в энергию химических связей. Именно благодаря фотосинтезу на нашей планете появилось достаточно кислорода для существования большого количества форм жизни. Поэтому ученые уделяют много внимания тому, как и когда земные организмы начали его использовать.
Ученые делят фотосинтез на два вида — оксигенный и аноксигенный. Первый используют почти все организмы, которые умеют фотосинтезировать. Для этого процесса нужна вода — она служит донором электронов. Получившийся при расщеплении воды кислород использующие такой вид фотосинтеза выбрасывают как отходы, обогащая при этом атмосферу. При втором варианте фотосинтеза вода не нужна, потому что в этом случае источником электронов становятся другие вещества, например сероводород. В этом случае кислород после фотосинтеза не образуется.
Авторы нового исследования изучили бактерию Heliobacterium modesticaldum, которая использует бескислородный фотосинтез. Ее фотосинтезирующая система устроена примитивно, но, тем не менее, ученые нашли в ней кальций-связывающий участок, назначение которого неясно. Рядом особенностей этот участок напомнил исследователям водоокисляющий комплекс (ВОК) — инструмент, который входит в фотосистему II, напоминающую фабрику по превращению воды в источник электронов, нужных для дальнейших процессов запасания энергии и синтеза органики. ВОК нужен, чтобы окислять воду, то есть расщеплять ее. Но H. modesticaldum вода для фотосинтеза не нужна — они используют его бескислородную версию.
Ученые считают, что ВОК, точнее кальций-связывающий участок, похожий на ВОК, бактерия приобрела по наследству от общего предка с цианобактериями. Как считается, они были первыми организмами, которые освоили оксигенный фотосинтез 2,5 миллиарда лет назад, а миллиард лет до этого весь фотосинтез был только аноксигенным. Результаты исследования показывают, что структуры, похожие на те, что нужны для расщепления воды, и значит, нужные при оксигенном фотосинтезе, появились еще до того, как предки H. modesticaldum разошлись с общим предком цианобактерий.
По мнению авторов, это значит, что оксигенный фотосинтез появился до появления цианобактерий. Возможно, на миллиард лет раньше.
Статья опубликована в журнале Cell
Источник: chrdk.ru
