فسیل‌های ریز که نزدیک به دو میلیارد سال در تکه‌های سنگ‌های باستانی به دام افتاده‌اند، به‌عنوان نخستین شواهد موجود از فرآیند فتوسنتز در زمین شناخته می‌شوند.
در ناحیه «سازند مک‌درموت» واقع در صحرای شمال استرالیا، ساختارهای ریز به نام تیلاکوئیدها در میکروارگانیسم‌های فسیل‌شده‌ای که قدمت آن‌ها به ۱.۷۵ میلیارد سال پیش بازمی‌گردد، کشف شده‌اند.
شاید این موضوع در نگاه اول بسیار پیچیده به نظر برسد، اما در واقع به ساختار سلولی مربوط می‌شود که می‌تواند نور خورشید، آب و دی‌اکسیدکربن را به انرژی و اکسیژن تبدیل کند.
قدیمی‌ترین فسیل هایی که شواهد مستقیمی از ساختارهای فتوسنتز اکسیژنی را به نمایش می‌گذارند، به حدود نیم میلیارد سال پیش بازمی‌گردند. اما کشف جدیدی که انجام شده، این زمان را به ۱.۲ میلیارد سال پیش برمی‌گرداند.
گروهی از محققان در دانشگاه لیژ بلژیک گزارش داده‌اند که آن‌ها موفق به شناسایی ساختارهای بنیادی تولید فتوسنتز اکسیژنی در میکروارگانیسم‌های فسیل‌شده با قدمت ۱.۷۵ میلیارد سال شده‌اند، کشفی که نشان‌دهنده قدیمی‌ترین شواهد فسیلی از این فرآیند متابولیک حیاتی است.
اگرچه این ساختارها در مقیاس بزرگ زندگی زمینی امروز بسیار ساده به نظر می‌رسند، اما برای وقوع رویداد اکسیداسیون بزرگ (یا اکسیژن‌رسانی بزرگ)، که یک دوره تاریخی در سطح سیاره ما به شمار می‌رود و به پر شدن جو با هوای قابل تنفس و فعال شدن انواع حیات کمک کرده است، نقش حیاتی ایفا کرده‌اند.
باور بر این است که نخستین اشکال حیات در زمین برای بقا نیازی به اکسیژن نداشتند، چراکه جو اولیه سیاره عمدتاً از دی‌اکسیدکربن، متان و بخار آب تشکیل شده بود و نیتروژن و اکسیژن در آن وجود نداشتند.
با این حال، حدود ۲.۴ میلیارد سال پیش، یک رویداد بزرگ اکسیداسیون به وقوع پیوست که طی آن سطح اکسیژن در جو زمین به‌طور قابل توجهی افزایش یافت. برخی دانشمندان معتقدند که تکامل غشای تیلاکوئید در سیانوباکتری‌های اولیه نیروی محرکه مورد نیاز برای آغاز این رویداد را فراهم کرده است.
سیانوباکتری‌ها یک نوع میکروارگانیسم هستند که با استفاده از فرآیند فتوسنتز اکسیژنی انرژی تولید می‌کنند و در آن آب و دی اکسید کربن را به گلوکز و اکسیژن تبدیل می‌نمایند. تیلاکوئیدها مجموعه‌ای از ساختارهای متصل به غشاء و به هم پیوسته هستند که در کلروپلاست (نوعی ساختمان سلولی در گیاهان) و برخی سیانوباکتری‌های معاصر وجود دارند.
این ساختارهای تیلاکوئید در سلول‌های موجودات فتوسنتزی امروزی یافت می‌شوند و حاوی رنگدانه کلروفیل هستند که برای جذب نور و اعمال فتوسنتز استفاده می‌شوند. این بدین معناست که میکروفسیل‌ها قدیمی‌ترین شواهد مستقیم از فتوسنتز را زیر سوال می‌برند و زمینه‌ای جدید برای بررسی سن ظهور سیانوباکتری‌های دارای تیلاکوئید و همچنین درک بهتر از اکوسیستم‌های اولیه زمین و چگونگی شکل‌گیری حیات بر روی سیاره ما فراهم می‌سازند.
با این حال، هنوز هم در مورد منشاء فتوسنتز اکسیژنی و همچنین نوع سیانوباکتری‌هایی که در اکسیژن‌رسانی اولیه زمین نقش داشته‌اند، بحث‌های زیادی وجود دارد. در مطالعه جدیدی که به‌تازگی در مجله Nature منتشر شده است، به‌دست آمد که ردپایی از غشای تیلاکوئید در میکروفسیل‌هایی به نام Navifusa majensis، کشف شده که در سنگ‌های رسوبی سازند مک‌درموت در شمال استرالیا شناسایی شده و همچنین در نمونه دیگری از کانادا موجود است.
به گفته نویسندگان این پژوهش، این مشاهدات امکان شناسایی Navifusa majensis به‌عنوان یک سیانوباکتری فسیلی را فراهم آورده است. پروفسور امانوئل جاووکس، یکی از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه لیژ، به مجله Vice توضیح داد که این ساختارهای کشف‌شده به ما این امکان را می‌دهند تا به‌طور مشخص تعیین کنیم که گروه Navifusa majensis به‌طور فعال ۱.۷۵ میلیارد سال پیش فتوسنتز اکسیژن اولیه را انجام می‌دادند.
دانشمندان فوری به بررسی دقیق‌تر فسیل‌های باستانی پرداخته و به دنبال شواهدی هستند تا بررسی کنند که آیا غشای تیلاکوئید در فرآیند اکسیژن‌رسانی سیاره ما در زمان رویداد بزرگ اکسیداسیون دخالت داشته یا خیر.
جاووکس افزود: اگر ما به نسخه‌های ابتدایی سیاره و حیات خود علاقه‌مند باشیم، این سیانوباکترها میکروارگانیسم‌های بسیار مهم هستند، زیرا آن‌ها اختراع‌کننده فرآیند فتوسنتز اکسیژنی هستند.
این تحقیق در مجله Nature به چاپ رسیده است.
منبع: روسیا الیوم