Peneliti di MIT menemukan bukti bahwa beberapa bentuk kehidupan awal mulai menggunakan oksigen ratusan juta tahun sebelum terakumulasi di atmosfer Bumi. Studi tersebut melacak enzim pengolah oksigen kunci ke era Mesoarkean, menunjukkan bahwa mikroba mengonsumsi oksigen yang diproduksi oleh sianobakteri. Penemuan ini menantang pemahaman sebelumnya tentang garis waktu respirasi aerobik.
Oksigen menjadi bagian stabil dari atmosfer Bumi sekitar 2,3 miliar tahun yang lalu selama Peristiwa Oksidasi Besar, memungkinkan evolusi organisme pernapas oksigen. Namun, sianobakteri, produsen oksigen pertama yang diketahui, muncul sekitar 2,9 miliar tahun yang lalu, menghasilkan oksigen melalui fotosintesis selama ratusan juta tahun sebelumnya. Studi baru oleh geobiologis MIT membahas mengapa tingkat oksigen tetap rendah meskipun produksi ini. Diterbitkan di Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, penelitian tersebut memeriksa heme copper oxygen reductases, enzim esensial untuk respirasi aerobik yang mengubah oksigen menjadi air. Enzim ini ada pada sebagian besar organisme pernapas oksigen modern, dari bakteri hingga manusia. Tim menganalisis urutan genetik dari ribuan spesies, memetakannya ke pohon evolusi kehidupan dan menggunakan bukti fosil untuk menentukan tanggal cabang. Analisis mereka menunjukkan bahwa enzim pertama kali berevolusi selama Mesoarkean, dari 3,2 hingga 2,8 miliar tahun yang lalu—beberapa ratus juta tahun sebelum Peristiwa Oksidasi Besar. Garis waktu ini menunjukkan bahwa mikroba di dekat sianobakteri dengan cepat mengonsumsi oksigen saat terbentuk, mencegah penumpukannya di atmosfer. «Ini secara dramatis mengubah cerita respirasi aerobik,» kata penulis bersama Fatima Husain, postdoc di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer dan Planet MIT. «Studi kami menambah cerita yang baru muncul ini bahwa kehidupan mungkin menggunakan oksigen jauh lebih awal daripada yang sebelumnya dipikirkan.» Penulis bersama termasuk Gregory Fournier dari MIT, dan Haitao Shang serta Stilianos Louca dari University of Oregon. Temuan ini membangun penelitian MIT sebelumnya yang mengonfirmasi produksi oksigen awal sianobakteri sekitar 2,9 miliar tahun yang lalu. Husain mencatat, «Kami tahu bahwa mikroorganisme penghasil oksigen ada jauh sebelum Peristiwa Oksidasi Besar.» Penelitian ini menyoroti adaptabilitas kehidupan dalam sejarah awal Bumi, dengan organisme berevolusi untuk menggunakan oksigen di lingkungan lokal jauh sebelum oksigenasi global.