La fotosintesi ossigenica potrebbe essere emersa durante l’eone Archeano

Cianobatteri della specie Prochlorococcus marinus
Cianobatteri della specie Prochlorococcus marinus

Un articolo pubblicato sulla rivista “Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences” riporta i risultati di uno studio sull’origine della fotosintesi ossigenica. Un team di ricercatori ha sviluppato una nuova tecnica di analisi dei geni per stimare l’origine dei cianobatteri capaci di fotosintesi ossigenica. La conclusione è che tutte le specie di questi cianobatteri esistenti oggi hanno un antenato comune che risalte a circa 2,9 miliardi di anni fa e che gli antenati dei cianobatteri si sono diversificati dagli altri batteri circa 3,4 miliardi di anni fa. La fotosintesi ossigenica si è probabilmente evoluta durante quell’intervallo di tempo.

Diversi scienziati hanno usato vari metodi per cercare di ricostruire i tempi dell’origine della fotosintesi ossigenica ma i risultati sono ancora tutt’altro che certi. La capacità di produrre ossigeno e di liberarlo nell’atmosfera ha determinato conseguenze eccezionali per la vita sulla Terra. Ancor oggi, cianobatteri come il Prochlorococcus marinus (foto ©Luke Thompson e Nikki Watson) sono importanti per la produzione di ossigeno. Greg Fournier, professore di geobiologia al MIT e autore principale di questo studio, l’ha definito la singola più importante innovazione evolutiva sulla Terra. Per questo motivo, capire quell’evento significa ottenere nuove informazioni sull’evoluzione di tutte le forme di vita che usano quell’ossigeno.

Per cercare di stimare quando sono emersi i cianobatteri, Greg Fournier e i suoi colleghi hanno usato una combinazione di diversi metodi. Un metodo è basato su una sorta di orologio biologico che usa sequenze genetiche di organismi esistenti oggi per tracciare i loro cambiamenti passati. Un altro metodo usa il trasferimento genico orizzontale, tracciando la storia dei geni che, in vari modi, sono stati passati da una specie di organismi a un’altra. Nel caso dei cianobatteri, i ricercatori hanno rintracciato 34 casi chiari di trasferimento genico orizzontale da usare per la loro stima.

I risultati forniscono alcune indicazioni sull’epoca in cui è nata la fotosintesi ossigenica. Un risultato è che le specie di cianobatteri esistenti oggi hanno un antenato comune che risalte a circa 2,9 miliardi di anni fa. Un altro risultato è che gli antenati dei cianobatteri si sono diversificati dagli altri batteri circa 3,4 miliardi di anni fa. La fotosintesi ossigenica si è probabilmente evoluta durante quell’intervallo di tempo, durante l’eone Archeano.

Questo studio offre anche qualche possibile risposta sulla velocità di diffusione dei cianobatteri. Secondo Greg Fournier e i suoi colleghi, circa 2,4 miliardi di anni fa, poco prima la cosiddetta catastrofe dell’ossigeno che portò all’estinzione di massa delle primitive forme di vita anaerobica, i cianobatteri ebbero una notevole diversificazione. Ciò suggerisce che possano aver causato la catastrofe dell’ossigeno immettendo quantità di ossigeno nell’atmosfera tali da uccidere le forme di vita che non lo tolleravano.

Queste conclusioni sembrano coerenti con i fossili disponibili e i risultati di ricerche genetiche. C’è ancora molto da studiare per capire cosa sia successo tra 3,4 e 2,9 miliardi di anni fa se davvero in quel periodo i cianobatteri hanno sviluppato la fotosintesi ossigenica. Si tratta di eventi davvero lontani nel tempo ma sono talmente importanti che la Terra attuale è la loro conseguenza.

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