Forskare vid MIT har hittat bevis för att vissa tidiga livsformer började använda syre hundratals miljoner år innan det ansamlades i jordens atmosfär. Studien spårar ett nyckelenzym för syrebehandling till mesoarkeansk era, vilket tyder på att mikrober förbrukade syre producerat av cyanobakterier. Detta fynd utmanar tidigare förståelser av aerob respirations tidslinje.
Syre blev en stabil del av jordens atmosfär för cirka 2,3 miljarder år sedan under den stora oxideringseventet, vilket möjliggjorde utvecklingen av syreandande organismer. Cyanobakterier, de första kända syreproducenterna, dök upp för cirka 2,9 miljarder år sedan och producerade syre genom fotosyntes under hundratals miljoner år innan dess. En ny studie av MIT-geobiologer tar upp varför syrenivåerna förblev låga trots denna produktion. Publicerad i Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, undersökte forskningen heme-koppar-syresreduceraser, enzymer som är essentiella för aerob respiration och omvandlar syre till vatten. Dessa enzymer finns i de flesta moderna syreandande organismer, från bakterier till människor. Teamet analyserade genetiska sekvenser från tusentals arter, kartlade dem på ett evolutionärt livsträd och använde fossila bevis för att datera grenarna. Deras analys visar att enzymet först utvecklades under mesoarkeum, från 3,2 till 2,8 miljarder år sedan – flera hundra miljoner år innan den stora oxideringseventet. Denna tidslinje tyder på att mikrober nära cyanobakterier snabbt förbrukade syret när det bildades, vilket förhindrade ansamling i atmosfären. «Detta förändrar dramatiskt berättelsen om aerob respiration», säger medförfattaren Fatima Husain, postdoc vid MIT:s avdelning för jord-, atmosfär- och planetvetenskap. «Vår studie bidrar till denna nyligen framväxande berättelse om att livet kan ha använt syre mycket tidigare än tidigare tänkt.» Medförfattare inkluderar Gregory Fournier vid MIT, samt Haitao Shang och Stilianos Louca vid University of Oregon. Resultaten bygger på tidigare MIT-forskning som bekräftar cyanobakteriernas tidiga syreproduktion för cirka 2,9 miljarder år sedan. Husain noterade: «Vi vet att mikroorganismerna som producerar syre fanns långt innan den stora oxideringseventet.» Forskningen belyser livets anpassningsförmåga i jordens tidiga historia, med organismer som utvecklades för att använda syre i lokala miljöer långt innan global oxidering.