I microbi antichi potrebbero aver prodotto ossigeno attraverso la fotosintesi un miliardo di anni prima di quanto pensassimo, il che significa che l'ossigeno era disponibile per gli organismi viventi molto vicini all'origine della vita sulla terra. In un nuovo articolo in Heliyon , un ricercatore dell'Imperial College di Londra ha studiato le macchine molecolari responsabili della fotosintesi e ha scoperto che il processo potrebbe essersi evoluto fino a 3,6 miliardi di anni fa.

L'autore dello studio, Dott. Tanai Cardona, afferma che la ricerca può aiutare a risolvere la controversia intorno a quando gli organismi hanno iniziato a produrre ossigeno, qualcosa che era vitale per l'evoluzione della vita sulla terra. Suggerisce anche che i microrganismi che in precedenza ritenevamo essere i primi a produrre ossigeno - i cianobatteri - si sono evoluti in seguito, e che i batteri più semplici hanno prodotto prima l'ossigeno.

"I miei risultati indicano che il processo che sostiene quasi tutta la vita sulla terra oggi potrebbe averlo fatto per molto più tempo di quanto pensiamo, " ha detto il dottor Cardona. "Può darsi che la disponibilità precoce di ossigeno sia stata ciò che ha permesso ai microbi di diversificarsi e dominare il mondo per miliardi di anni. Ciò che ha permesso ai microbi di fuggire dalla culla in cui è nata la vita e conquistare ogni angolo di questo mondo, più di 3 miliardi di anni fa."

La fotosintesi è il processo che sostiene la vita complessa sulla terra:tutto l'ossigeno sul nostro pianeta proviene dalla fotosintesi. Esistono due tipi di fotosintesi:ossigenata e anossigenica. La fotosintesi ossigenata utilizza l'energia della luce per scindere le molecole d'acqua, rilascio di ossigeno, elettroni e protoni. La fotosintesi anossigenica utilizza composti come l'idrogeno solforato o minerali come il ferro o l'arsenico invece dell'acqua, e non produce ossigeno.

In precedenza, gli scienziati credevano che l'anossigeno si fosse evoluto molto prima della fotosintesi ossigenata, e che l'atmosfera terrestre non conteneva ossigeno fino a circa 2,4-3 miliardi di anni fa. Però, il nuovo studio suggerisce che l'origine della fotosintesi ossigenata potrebbe essere stata fino a un miliardo di anni prima, il che significa che anche la vita complessa avrebbe potuto evolversi prima.

Il dottor Cardona voleva scoprire quando ebbe origine la fotosintesi ossigenata. Invece di cercare di rilevare l'ossigeno nelle rocce antiche, che è quello che era stato fatto in precedenza, ha guardato in profondità all'interno delle macchine molecolari che svolgono la fotosintesi:questi sono enzimi complessi chiamati fotosistemi. La fotosintesi ossigenica e anossigenica utilizzano entrambe un enzima chiamato fotosistema I. Il nucleo dell'enzima ha un aspetto diverso nei due tipi di fotosintesi, e studiando quanto tempo fa i geni si sono evoluti per essere diversi, Il dottor Cardona potrebbe capire quando si è verificata per la prima volta la fotosintesi ossidativa.

Ha scoperto che le differenze nei geni potrebbero essersi verificate più di 3,4 miliardi di anni fa, molto prima che si pensasse che l'ossigeno fosse stato prodotto per la prima volta sulla terra. Questo è anche molto prima che esistessero i cianobatteri, microbi che si pensava fossero i primi organismi a produrre ossigeno. Ciò significa che devono esserci stati predecessori, come i primi batteri, che da allora si sono evoluti per svolgere invece la fotosintesi anossigenica.

"Questa è la prima volta che qualcuno ha provato a cronometrare l'evoluzione dei fotosistemi, " ha detto il dottor Cardona. "Il risultato suggerisce la possibilità che la fotosintesi ossigenata, il processo che ha prodotto tutto l'ossigeno sulla terra, in realtà è iniziato in una fase molto precoce nella storia evolutiva della vita - aiuta a risolvere una delle grandi controversie in biologia oggi".

Una scoperta sorprendente è stata che l'evoluzione del fotosistema non è stata lineare. È noto che i fotosistemi si evolvono molto lentamente - lo hanno fatto da quando i cianobatteri sono comparsi almeno 2,4 miliardi di anni fa. Ma quando il dottor Cardona ha usato quel lento tasso di evoluzione per calcolare l'origine della fotosintesi, si avvicinò con una data che era più antica della terra stessa. Ciò significa che il fotosistema deve essersi evoluto molto più velocemente all'inizio - qualcosa che una ricerca recente suggerisce era dovuto al fatto che il pianeta era più caldo.

"Ci sono ancora molte cose che non sappiamo sul perché la vita sia così com'è e su come abbia avuto origine la maggior parte dei processi biologici, " ha detto il dottor Cardona. "A volte le nostre migliori ipotesi istruite non si avvicinano nemmeno a rappresentare ciò che è realmente accaduto così tanto tempo fa."

Il Dr. Cardona spera che le sue scoperte possano anche aiutare gli scienziati che cercano la vita su altri pianeti a rispondere ad alcune delle loro più grandi domande.