Ученые обнаружили, что продуцирующие кислород бактерии появились за тысячу миллионов лет до великого события оксигенации, примерно 2400 миллионов лет назад.

Сине — зеленые водоросли , которая отвечает за просачивается кислорода в атмосферу Земли, изменяя планету навсегда, диверсифицированную от своих родственников , чтобы справиться с ростом газа.

Чтобы понять, как кислород сформировал раннюю жизнь , ученые из Бристольского университета изучают, когда развивались цианобактерии и когда они начали использовать антиоксиданты, называемые ферментами супероксиддисмутазы (SOD), для управления реактивным кислородом.

Они разработали «молекулярные часы», используя геохимические записи, окаменелости цианобактерий и генетическую информацию, чтобы создать график событий.

Около 2500 миллионов лет назад молодая Земля была неузнаваема. Нет озонового слоя не существовало , и не было кислорода , чтобы дышать в атмосфере. Вместо этого на планете преобладали микробы. Цианобактерии — единственные бактерии, способные к кислородному фотосинтезу, процессу, который также используется растениями для преобразования углекислого газа в кислород с помощью солнечного света. Сегодня цианобактерии широко распространены по всему океану, но тогда они были в основном ограничены пресной водой и сушей.

Кислород очень реактивен и токсичен. Цианобактерии используют SOD для защиты от этих эффектов, которые имеют разное эволюционное происхождение и используют разные следы металлов.

Руководитель группы, автор статьи доктор Патрисия Санчес-Баракальдо из Бристольской школы географических наук сказала: «Мы изучили эволюционную историю четырех из этих антиоксидантных ферментов: NiSOD, CuZnSOD и SOD, использующих Fe и Mn. Такие SOD обнаружены в все, от животных до растений и бактерий, где они управляют ROS, превращая свободные радикалы супероксида в перекись водорода.

Кандидат наук. студентка Джоанн Боден сказала: «Мы обнаружили, что цианобактерии заимствовали свои гены SOD от других бактерий на протяжении истории несколько раз. В результате разные штаммы использовали разные антиоксидантные ферменты в зависимости от обстоятельств. Например, цианобактерии, которые живут планктонным образом жизни, плавают. в океане часто используют NiSOD, тогда как большинство цианобактерий, независимо от среды их обитания, используют Mn- или Fe-SOD.

«Эволюционная траектория другой SOD, использующей кофакторы меди и цинка вместо никеля, соответствовала траектории более старых, более древних цианобактерий, которые разошлись по крайней мере 2700 миллионов лет назад. Это говорит о том, что продуцирующие кислород бактерии были оснащены механизмами управления ROS до того, как глобальная атмосфера была наполнена кислородом ».

Эта геномная запись, опубликованная в Nature Communications , содержит важную информацию о древних средах обитания и доказывает существование жизни на суше и в океане в то время.

Доктор Санчес-Баракальдо сказал: «Цианобактерии на раннем этапе своей эволюции разработали, как защитить себя от побочных эффектов кислорода.

«Наш анализ металлоферментов, связанных с активными формами кислорода (АФК), показывает, что морские геохимические данные сами по себе не могут предсказать закономерности использования металлов живыми организмами, обнаруженными в других средах, таких как пресноводные и наземные среды обитания».

Теперь исследователи планируют выяснить, когда появились другие антиоксиданты.