Meglepő eredmény az oxigént felhasználó földi élet kialakulásáról
A mikrobiális élet, vagyis az egészen apró mikroszkopikus élőlények nem csak ma, de korábban is uralták a bioszférát. Komoly jelenlétük ellenére azonban geológiai léptékű kutatásuk egyáltalán nem egyszerű feladat, főleg a fosszilis leletek hiányosságai miatt. A földtörténet megismerésében azonban a kutatók az egyes mikrobiális élőlények anyagcseréjének geokémiai nyomait is segítségül hívhatják, így kiegészítve a fosszíliákból kapott információkat.
Az egyik izgalmas időszak a mikrobiális élet történetében kétségkívül a történelem egyik döntő pillanata, az ún. Nagy Oxidációs Esemény (GOE) volt, amely körülbelül 2,33 milliárd évvel ezelőtt zajlott, és komoly oxigénszint-növekedést eredményezett a légkörben. Ezt az átmenetet a cianobaktériumok oxigéntermelő fotoszintézisének evolúciója, valamint a szén eltemetődése hajtotta, ami gyökeresen átalakította a bioszférát az oxigénmentes állapotból az oxigénben gazdag állapotba. Ehhez az oxigéndús környezethez pedig az egész bioszféra, köztük a mikrobiális életformák is alkalmazkodtak.
Szőllősi Gergely és kutatócsoportja ezeket a változásokat vizsgálta, a Science magazinban megjelent tanulmányukban pedig
új keretrendszert mutatnak be a mikrobiális jellemzők és a Föld geokémiai története közötti kapcsolat feltárására,
lehetőséget adva más fenotípusok evolúciójának vizsgálatára is. A csoport 2016. szeptember 1. és 2024. november 31. között MTA-ELTE Evolúciós Genomika Kutatócsoport néven működött az ELTE Fizikai és Csillagászati Intézetben, pár hónapja pedig az Okinawa Institute of Science and Technology-n folytatja a munkát; a most megjelent tanulmányt megalapozó kutatás még jelentős részben az ELTE-n zajlott.
„Eredményeink azt mutatják, hogy a legkorábbi oxigént tolerálni és használni is képes baktériumok 900 millió évvel a Nagy Oxidációs Esemény (GOE) előtt, az oxigént termelő fotoszintézis előtt megjelentek – mondta el Szőllősi Gergely a kutatással kapcsolatban. – A GOE után az aerob törzsek gyorsabb fajgazdagodást mutattak, mint az anaerob (oxigén nélküli) társaik, ami jól szemlélteti, milyen jelentős hatással volt a légköri oxigénszint emelkedése a baktériumok evolúciójára.”
Tanulmányukban a kutatók egy 1007 baktériumot tartalmazó fajfán 84 olyan átmenetet azonosítottak, amely az oxigénmentes életmódról az oxigént használó életmódra történt. Azonban legalább három ilyen átmenet a GOE előtt történt, ami arra utal, hogy
az aerob légzés már a széleskörű légköri oxigén megjelenése előtt kialakulhatott,
és akár hozzájárulhatott a cianobaktériumok oxigéntermelő fotoszintézisének evolúciójához is.
Az elemzések szerint az utolsó közös baktériumős a Hadeikumban vagy a legkorábbi Archaikumban élt (körülbelül 4,4–3,9 milliárd évvel ezelőtt), míg a főbb baktériumtörzsek az Archaikum és a Proterozoikum idején (2,5–1,8 milliárd éve) jelentek meg; a legtöbb baktériumcsalád pedig olyan idős, mint a szárazföldi növények és az állati törzsek, és a késői Proterozoikumra (0,6–0,75 milliárd évvel ezelőttre) vezethetők vissza.
Forrás: ELTE TTK / HUN-REN
Fotó: freepik