Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature, một nhóm các nhà nghiên cứu khẳng định rằng các vi hóa thạch được tìm thấy ở sa mạc phía bắc Australia cho thấy những dấu hiệu sớm nhất được biết đến của quá trình quang hợp. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ hiểu rõ hơn sự sống bắt đầu như thế nào.
Những vi hóa thạch này là tàn dư của một loại sinh vật gọi là vi khuẩn lam, mà các chuyên gia tin rằng đã tồn tại khoảng 3,5 tỷ năm (mặc dù các ví dụ hóa thạch lâu đời nhất được xác nhận là từ khoảng 2 tỷ năm trước). Tại một thời điểm nào đó trong quá trình tiến hóa của chúng, một số giống sinh vật này đã phát triển thylakoid—cấu trúc bên trong tế bào nơi xảy ra quá trình quang hợp—điều này có thể cho phép chúng cung cấp một lượng lớn oxy vào bầu khí quyển Trái đất thông qua quá trình quang hợp trong "Sự kiện oxy hóa lớn".
Những phát hiện mới này đưa ra bằng chứng lâu đời nhất về quá trình quang hợp được tìm thấy cho đến nay. Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng khám phá của họ đã kéo dài kỷ lục hóa thạch thêm ít nhất 1,2 tỷ năm và những tế bào quang hợp đầu tiên này xuất hiện khoảng 1,75 tỷ năm trước.
“[Khám phá này] cho phép xác định rõ ràng các chất quang hợp oxy ban đầu và một proxy oxy hóa khử mới để thăm dò các hệ sinh thái Trái đất sơ khai, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm tra siêu cấu trúc của các tế bào hóa thạch để giải mã cổ sinh vật học và sự tiến hóa ban đầu của chúng”, các nhà khoa học viết trong bài báo.
Những hóa thạch thú vị này được phát hiện trong các tảng đá cổ xưa—nằm ở Hệ tầng McDermott ở miền bắc Australia—và có sắc tố diệp lục, cho phép sinh vật hấp thụ ánh sáng mặt trời trong quá trình quang hợp. Sự hiện diện của chất diệp lục là đủ để các nhà nghiên cứu xác định rằng quá trình quang hợp đã xảy ra trong những ngăn nhỏ này. Điều đó có nghĩa là quá trình này diễn ra sớm hơn nhiều so với những gì có thể chứng minh trước đây.
Và điều đó có thể sẽ giúp giải thích Sự kiện oxy hóa vĩ đại. Bằng chứng trong hồ sơ hóa thạch cho chúng ta thấy rằng đã có một bước nhảy vọt lớn về nồng độ oxy trong khí quyển vào khoảng 2,4 tỷ năm trước. Điều này rất quan trọng đối với sự tồn tại của sự sống trên Trái đất như chúng ta biết và trong khi các nhà khoa học không chắc chắn điều gì đã gây ra nó, thì có một giả thuyết cho rằng đây là khoảng thời gian các sinh vật quang hợp phát triển và bắt đầu tồn tại với số lượng lớn. Bằng cách xác định niên đại của các tế bào hóa thạch với các thành phần cần thiết cho quá trình quang hợp càng gần với sự kiện phát triển oxy đó càng tốt, các nhà nghiên cứu có thể tiến một bước gần hơn đến việc hiểu rõ vai trò của oxy—và các tế bào giúp tạo ra nó—trong nguồn gốc của sự sống trên Trái đất.
Tất nhiên, bước tiếp theo là nghiên cứu thêm. Cụ thể, nhóm dự định kiểm tra các tế bào hóa thạch trên khắp thế giới để xem chúng phù hợp đến mức nào với dòng thời gian mới này.
Các tác giả viết: “Chúng tôi dự đoán rằng các phân tích siêu cấu trúc tương tự của các vi hóa thạch được bảo quản tốt có thể mở rộng hồ sơ địa chất về các chất quang hợp có oxy và các hệ sinh thái có oxy yếu, sớm phát triển trong đó các tế bào phức tạp”.
