Το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της Γης είναι θεμελιώδους σημασίας για σύνθετους τύπους ζωής όπως αυτή μας είναι γνωστή.
Τα επίπεδα οξυγόνου ανέβηκαν δραματικά πριν από περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά το ερώτημα είναι γιατί συνέβη τότε . Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από σήμερα, μονοκύτταροι οργανισμοί που ονομάζονται κυανοβακτήρια εξελίχθηκαν και μπορούσαν να επιτελούν φωτοσύνθεση που έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή Οξυγόνου.
Άλλοι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα κυανοβακτήρια εξελίχθηκαν πολύ πριν από 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά κάτι εμπόδισε το συσσώρευση οξυγόνου στον αέρα.
Σε μια νέα μελέτη από το Imperial College του Λονδίνου, η φωτοσύνθεση προέκυψε τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο χρόνια πριν αναπτυχθούν τα κυανοβακτήρια. Τα αποτελέσματά τους δείχνουν ότι η σύνθεση Οξυγόνου με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης θα μπορούσε να εξελιχθεί πολύ νωρίς στην ιστορία της γης .
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η ανακάλυψη θα μπορούσε να αλλάξει ιδέες για το πώς και πότε η πολύπλοκη ζωή εξελίχθηκε στη Γη και πόσο πιθανό είναι να εξελιχθεί σε άλλους πλανήτες.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ Tanai Cardona, από το Τμήμα Βιοεπιστημών στο Imperial, δήλωσε: "Γνωρίζουμε ότι τα κυανοβακτήρια είναι πολύ αρχαία, αλλά δεν γνωρίζουμε ακριβώς πόσο αρχαία. Εάν τα κυανοβακτήρια είναι, για παράδειγμα, ηλικίας 2,5 δισεκατομμυρίων ετών που θα σήμαινε ότι η οξυγονοσύνθεση θα μπορούσε να έχει αρχίσει ήδη από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Αυτό υποδηλώνει ότι δεν μπορεί να πάρει δισεκατομμύρια χρόνια για μια διαδικασία όπως η οξυγονοσύνθετη φωτοσύνθεση που θα αρχίσει μετά την αρχή της ζωής ».
Κατά τη διάρκεια της μελέτης, οι επιστήμονες διερεύνησαν την εξέλιξη δύο από τις κύριες πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην οξυγονική φωτοσύνθεση.
Στο πρώτο στάδιο της φωτοσύνθεσης, τα κυανοβακτήρια χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια για να χωρίσουν το νερό σε πρωτόνια, ηλεκτρόνια και οξυγόνο με τη βοήθεια ενός πρωτεϊνικού συμπλέγματος που ονομάζεται Photosystem II.
Το Photosystem II αποτελείται από δύο πρωτεΐνες που ονομάζονται D1 και D2. Αρχικά, οι δύο πρωτεΐνες ήταν το ισοδύναμο, αλλά παρά το γεγονός ότι έχουν βασικά τα ίδια με τις δομές, οι βασικές γενετικές αλληλουχίες τους είναι τώρα διαφορετικές.
Αυτό δείχνει ότι οι D1 και D2 έχουν προχωρήσει ανεξάρτητα - στα κυανοβακτήρια και στα φυτά προσφέρουν μόλις το 30% της γενετικής αλληλουχίας τους. Πράγματι, ακόμη και στην αρχική τους μορφή, οι πρωτεΐνες D1 και D2 θα είχαν την ικανότητα να διεξάγουν οξυγονοσύνθεση.
Για να διαπιστώσετε ότι η χρονική διαφορά μεταξύ των D1 και D2 είναι 100 τοις εκατό όμοια και τα οποία είναι μόνο 30 τοις εκατό ίδια στα κυανοβακτήρια και τα φυτά, η ομάδα καθορίζει πόσο γρήγορα μεταβάλλονται οι πρωτεΐνες - ο ρυθμός εξέλιξής τους. Χρησιμοποιώντας στατιστικές μεθόδους και γνωστά γεγονότα στην εξέλιξη της φωτοσύνθεσης, διαπίστωσαν ότι οι πρωτεΐνες D1 και D2 στο Photosystem II εξελίχθηκαν εξαιρετικά αργά - ακόμα πιο αργές από κάποιες από τις παλαιότερες πρωτεΐνες στη βιολογία που πιστεύεται ότι βρίσκονται στις πρώιμες μορφές ζωής .
Από αυτό, υπολόγισαν ότι ο χρόνος μεταξύ των πανομοιότυπων πρωτεϊνών D1 και D2 και των 30% παρόμοιων εκδόσεων σε κυανοβακτήρια και φυτά είναι τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο έτη και θα μπορούσε να είναι κάτι παραπάνω από αυτό.
Ο Δρ Cardona δήλωσε: "Συνήθως, η εμφάνιση οξυγονικής φωτοσύνθεσης και κυανοβακτηρίων θεωρείται ότι είναι το ίδιο πράγμα. Έτσι, για να μάθετε πότε παράγεται οξυγόνο για πρώτη φορά, οι ερευνητές προσπάθησαν να βρουν πότε αναπτύχθηκαν πρώτα τα κυανοβακτήρια ».
"Η μελέτη μας δείχνει ότι η φωτοσύνθεση πιθανότατα ξεκίνησε πολύ πριν εμφανιστεί ο πιο πρόσφατος πρόγονος των κυανοβακτηρίων. Αυτό είναι σύμφωνο με τα τρέχοντα γεωλογικά δεδομένα που υποδηλώνουν ότι ήταν δυνατά τα οξυγόνα ή οι εντοπισμένες συσσωρεύσεις οξυγόνου πριν από τρία δισεκατομμύρια χρόνια ».
Οι επιστήμονες προσπαθούν τώρα να αναδημιουργήσουν τις συνθήκες που επικρατούσαν πριν από την εξέλιξη των D1 και D2. Χρησιμοποιώντας τη γνωστή παραλλαγή του γενετικού κώδικα του σε όλα τα σύγχρονα ζωντανά είδη , προσπαθούν να συνδυάσουν τον γενετικό κώδικα των προγονικών γενετικών προτύπων.
https://www.techexplorist.com/oxygen-been-available-life-early-3-5-billion-years-ago/18939/
Τα επίπεδα οξυγόνου ανέβηκαν δραματικά πριν από περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά το ερώτημα είναι γιατί συνέβη τότε . Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από σήμερα, μονοκύτταροι οργανισμοί που ονομάζονται κυανοβακτήρια εξελίχθηκαν και μπορούσαν να επιτελούν φωτοσύνθεση που έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή Οξυγόνου.
Άλλοι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα κυανοβακτήρια εξελίχθηκαν πολύ πριν από 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά κάτι εμπόδισε το συσσώρευση οξυγόνου στον αέρα.
Σε μια νέα μελέτη από το Imperial College του Λονδίνου, η φωτοσύνθεση προέκυψε τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο χρόνια πριν αναπτυχθούν τα κυανοβακτήρια. Τα αποτελέσματά τους δείχνουν ότι η σύνθεση Οξυγόνου με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης θα μπορούσε να εξελιχθεί πολύ νωρίς στην ιστορία της γης .
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η ανακάλυψη θα μπορούσε να αλλάξει ιδέες για το πώς και πότε η πολύπλοκη ζωή εξελίχθηκε στη Γη και πόσο πιθανό είναι να εξελιχθεί σε άλλους πλανήτες.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ Tanai Cardona, από το Τμήμα Βιοεπιστημών στο Imperial, δήλωσε: "Γνωρίζουμε ότι τα κυανοβακτήρια είναι πολύ αρχαία, αλλά δεν γνωρίζουμε ακριβώς πόσο αρχαία. Εάν τα κυανοβακτήρια είναι, για παράδειγμα, ηλικίας 2,5 δισεκατομμυρίων ετών που θα σήμαινε ότι η οξυγονοσύνθεση θα μπορούσε να έχει αρχίσει ήδη από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Αυτό υποδηλώνει ότι δεν μπορεί να πάρει δισεκατομμύρια χρόνια για μια διαδικασία όπως η οξυγονοσύνθετη φωτοσύνθεση που θα αρχίσει μετά την αρχή της ζωής ».
Κατά τη διάρκεια της μελέτης, οι επιστήμονες διερεύνησαν την εξέλιξη δύο από τις κύριες πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην οξυγονική φωτοσύνθεση.
Στο πρώτο στάδιο της φωτοσύνθεσης, τα κυανοβακτήρια χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια για να χωρίσουν το νερό σε πρωτόνια, ηλεκτρόνια και οξυγόνο με τη βοήθεια ενός πρωτεϊνικού συμπλέγματος που ονομάζεται Photosystem II.
Το Photosystem II αποτελείται από δύο πρωτεΐνες που ονομάζονται D1 και D2. Αρχικά, οι δύο πρωτεΐνες ήταν το ισοδύναμο, αλλά παρά το γεγονός ότι έχουν βασικά τα ίδια με τις δομές, οι βασικές γενετικές αλληλουχίες τους είναι τώρα διαφορετικές.
 |
| Κυανοβακτήρια σε ποταμό |
Για να διαπιστώσετε ότι η χρονική διαφορά μεταξύ των D1 και D2 είναι 100 τοις εκατό όμοια και τα οποία είναι μόνο 30 τοις εκατό ίδια στα κυανοβακτήρια και τα φυτά, η ομάδα καθορίζει πόσο γρήγορα μεταβάλλονται οι πρωτεΐνες - ο ρυθμός εξέλιξής τους. Χρησιμοποιώντας στατιστικές μεθόδους και γνωστά γεγονότα στην εξέλιξη της φωτοσύνθεσης, διαπίστωσαν ότι οι πρωτεΐνες D1 και D2 στο Photosystem II εξελίχθηκαν εξαιρετικά αργά - ακόμα πιο αργές από κάποιες από τις παλαιότερες πρωτεΐνες στη βιολογία που πιστεύεται ότι βρίσκονται στις πρώιμες μορφές ζωής .
 |
| Κυανοβακτήρια σε μεγέθυνση |
Ο Δρ Cardona δήλωσε: "Συνήθως, η εμφάνιση οξυγονικής φωτοσύνθεσης και κυανοβακτηρίων θεωρείται ότι είναι το ίδιο πράγμα. Έτσι, για να μάθετε πότε παράγεται οξυγόνο για πρώτη φορά, οι ερευνητές προσπάθησαν να βρουν πότε αναπτύχθηκαν πρώτα τα κυανοβακτήρια ».
"Η μελέτη μας δείχνει ότι η φωτοσύνθεση πιθανότατα ξεκίνησε πολύ πριν εμφανιστεί ο πιο πρόσφατος πρόγονος των κυανοβακτηρίων. Αυτό είναι σύμφωνο με τα τρέχοντα γεωλογικά δεδομένα που υποδηλώνουν ότι ήταν δυνατά τα οξυγόνα ή οι εντοπισμένες συσσωρεύσεις οξυγόνου πριν από τρία δισεκατομμύρια χρόνια ».
Οι επιστήμονες προσπαθούν τώρα να αναδημιουργήσουν τις συνθήκες που επικρατούσαν πριν από την εξέλιξη των D1 και D2. Χρησιμοποιώντας τη γνωστή παραλλαγή του γενετικού κώδικα του σε όλα τα σύγχρονα ζωντανά είδη , προσπαθούν να συνδυάσουν τον γενετικό κώδικα των προγονικών γενετικών προτύπων.
https://www.techexplorist.com/oxygen-been-available-life-early-3-5-billion-years-ago/18939/
