最早的證據(jù)顯示光合作用至少在17.5億年前進(jìn)化

在古代巖石塊中花費(fèi)了近20億年的微小化石為我們提供了地球上光合作用的最早證據(jù)。

在澳大利亞北部沙漠的麥克德莫特地層中，被稱為類囊體在被認(rèn)為是化石的東西中被發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻可以追溯到 17.5 億年前。

這些結(jié)構(gòu)存在于當(dāng)今含有色素葉綠素的光合生物的細(xì)胞內(nèi)，葉綠素用于吸收光合作用的光。

這意味著微化石代表了光合作用最古老的直接證據(jù)，為我們提供了攜帶類囊體的藍(lán)藻出現(xiàn)的新最低年齡，以及了解早期地球生態(tài)系統(tǒng)以及生命如何在我們的星球上出現(xiàn)的新工具。

“我們的研究為進(jìn)行含氧光合作用的代謝活性藍(lán)藻的存在提供了直接證據(jù)，”由古微生物學(xué)家凱瑟琳·德莫林（Catherine Demoulin）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)寫道列日大學(xué)。

這些發(fā)現(xiàn)意味著，對其他化石的詳細(xì)分析可以識別出更多類似的結(jié)構(gòu)，確定光合作用結(jié)構(gòu)被最早形式的復(fù)雜藻類細(xì)胞吞噬并發(fā)揮作用的那一刻。

利用陽光將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖和氧氣的光合作用，似乎植物和藻類只是在那里悄悄地對自己做著什么，但它是幾乎所有生物生存的基礎(chǔ)。

光合生物不僅構(gòu)成了大多數(shù)食物網(wǎng)的基礎(chǔ)，而且它們的新陳代謝過程使大氣中充滿了可呼吸的氧氣我們大多數(shù)人需要生存。

我們知道，在地球歷史的早期，大氣和海洋中并沒有很多氧氣自由漂浮。然而，不同的地球化學(xué)證據(jù)顯示，氧氣含量突然飆升大約24億年前在所謂的大氧化事件中。目前尚不清楚是什么原因造成的，但一種可能性是光合生物的出現(xiàn)。

藍(lán)藻最早的無可爭議的微化石證據(jù)是一種名為Eoentophysalis belcherensis（貝爾徹氏鯛），日期可達(dá)20.18億年前.但化石往往是難以解釋，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不總是完好無損地存活下來。并非所有藍(lán)藻物種都有類囊體。

Demoulin和她的同事們使用不同的高分辨率顯微鏡技術(shù)來探測一種被稱為Navifusa majensis，被認(rèn)為是藍(lán)藻。而且，在來自兩個(gè)化石床的單細(xì)胞生物體內(nèi)，他們發(fā)現(xiàn)了類囊體膜。

這些化石來自加拿大的格拉西灣組，可追溯到10.1億年前;以及麥克德莫特地層，可以追溯到 17.5 億年前。這將類囊體的化石記錄向前延長了12億年，這意味著含氧光合作用必須在此之前進(jìn)化。

但我們?nèi)匀徊恢赖氖牵欠窦皶r(shí)進(jìn)化到促成了大氧化事件。只有找到并仔細(xì)研究更古老的化石，才能為這個(gè)緊迫的問題提供答案。

“發(fā)現(xiàn)保存完好的類囊體馬氏奈瑟菌這里報(bào)道的最小年齡約為17.5億年前，為攜帶類囊體和無類囊體的藍(lán)藻之間的差異提供了直接證據(jù)。研究人員寫道.

“我們預(yù)測，對保存完好的微化石進(jìn)行類似的超微結(jié)構(gòu)分析可能會擴(kuò)大含氧光合作用的地質(zhì)記錄，以及復(fù)雜細(xì)胞發(fā)育的早期弱含氧生態(tài)系統(tǒng)的地質(zhì)記錄。

該研究已發(fā)表在自然界.

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