Magyar kutatók jöttek rá, hogyan alkalmazkodott a földi élet az oxigénhez

A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont kutatói meglepő felfedezést tettek a földi baktériumok fejlődésével kapcsolatban. A kutatásukban arra keresték a választ, hogy pontosan mikor és hogyan alakultak ki a baktériumok főbb csoportjai, illetve hogyan alakult ki és terjedt el a baktériumoknál az oxigén felhasználásának képessége. Ez nagyon fontos lépés volt a földi élet fejlődése során, ugyanis kb. 2,33 milliárd éve, amikor hirtelen (mármint földtörténeti távlatban aránylag rövid idő alatt) megjelent, majd drasztikusan megnőtt a légkörben az oxigén, azt rengeteg létforma nem élte túl – ezért szokás oxigénkatasztrófának is nevezni.

A baktériumok azonban alkalmazkodtak az oxigénhez. Ezt a jelenséget elég nehéz vizsgálni, mivel nem sok fosszília maradt ránk abból az időből, ezért a kutatók geológiai és genetikai adatok együttes elemzését vetették be, gépi tanulásos módszerekkel megtámogatva. Ilyen eszközökkel 1007 bakteriális genom evolúciós történetét rekonstruálták, és összesen 84 olyan átmenetet találtak, ahol az anaerob szervezetek aerobbá váltak – vagyis megtanulták felhasználni az oxigént. Ezek nagy része, ahogyan az várható volt, az oxigénkatasztrófa után történt, azonban sikerült legalább három olyan esetet is rögzíteni, ahol ez a jelenség megelőzte az oxigén nagy mennyiségű megjelenését. A legkorábbi 900 millió évvel azelőtt következett be, hogy elkezdett volna felhalmozódni az oxigén a légkörben.

Ez arra utal, hogy a baktériumok már jóval azelőtt képesek voltak oxigént használni, mint hogy az nagy mennyiségben rendelkezésre állt volna. Érdekes módon az oxigénhasználat képessége már az oxigént termelő fotoszintézis előtt megjelenhetett, sőt, akár elősegíthette a fotoszintézisben kulcsszerepet játszó gének kifejlődését is – írja a HUN-REN felfedezésről beszámoló cikke.

A kutatók arra jutottak, hogy a ma élő baktériumok közös őse körülbelül 4,4–3,9 milliárd éve élt. A főbb baktériumtörzsek ennél jóval később, 2,5–1,8 milliárd éve jelentek meg, amikor a földi környezet drasztikus változásokon ment keresztül. Sok ma ismert baktériumcsalád nagyjából 600–750 millió éve jelent meg, az állati és növényi élet megjelenésével párhuzamosan.

A tudósok által kidolgozott módszer segít jobban megérteni a földi élet korai evolúcióját olyan létformáknál, amelyekről csak kevés fosszília maradt fenn, vagy akár egyáltalán nincsenek megvizsgálható maradványaik. A módszer a jövőben más mikroorganizmusok tulajdonságainak vizsgálatára is hasznos lehet.