或超40亿岁！最早的细菌就已经能完成光合作用，有助于寻找外星生命

研究人员发现，最早的细菌拥有完成光合作用关键一步的工具，这可能会颠覆我们对地球上生命进化的看法。这一发现，也挑战了人们对其他星球上生命如何进化的预期。

产生氧气的光合作用的进化，被认为是最终出现复杂生命的关键因素。这被认为需要几十亿年的时间来进化，但如果实际上最早的生命能够做到这一点，那么其他行星可能已经进化出了复杂的生命，比我们之前认为的要早得多。

由伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的科学家领导的研究团队，追溯了光合作用所需关键蛋白质的进化过程，可能追溯到地球上细菌生命的起源。他们的研究结果发表在BBA - Bioenergetics杂志上。

“现在，我们知道光系统II显示的进化模式通常只归因于已知的最古老的酶，这对生命本身的进化至关重要。”Tanai Cardona博士表示。

光合作用将阳光转化为能量，有两种形式：一种产生氧气，另一种不产生氧气。产生氧气的形式，通常被认为是后来进化的，特别是在大约25亿年前蓝藻(或蓝绿藻)出现之后。

虽然一些研究表明，在此之前可能就已经存在少量的产氧光合作用了，但它仍然被认为是一种创新，至少在地球上进化了几十亿年。

这项新的研究发现，能够进行含氧光合作用关键过程的酶——将水分解成氢和氧——实际上可能存在于一些最早最原始的细菌中。地球上存在生命的最早证据超过34亿岁，一些研究表明，最早的生命可能超过40亿岁。

就像眼睛的进化一样，第一个版本的氧气光合作用可能非常简单、低效和缓慢。

在地球上，细菌花了十亿年才完善了蓝藻进化的过程，动植物又花了二十亿年才征服陆地。然而，在其他环境中，比如在其他行星上，氧气的产生很早就存在了，所以过渡到复杂生命的时间可能要短得多。

该研究小组通过追踪负责分解水的关键光合作用蛋白的“分子钟”，得出了这一发现。这种方法通过观察已知进化时刻之间的时间间隔来估计蛋白质的进化速度，例如不同种类的蓝藻或陆生植物的出现，它们携带着今天的这些蛋白质。计算出的进化速率随后被向后延伸，以观察蛋白质最初是何时进化的。

他们将这些光合作用的蛋白质的进化速度，与其他关键蛋白质的生物进化进行了比较。他们还将这一比率与最近发生的事件进行了比较，当时生命已经发生了变化，蓝藻已经出现。

光合作用蛋白的进化模式与最古老的酶几乎相同，可以追溯到很久以前，这表明它们的进化方式相似。在这一过程中，他们利用了一项名为“祖先序列重建”（Ancestral Sequence Reconstruction）的技术来预测祖先光合作用蛋白的蛋白质序列。

“这些序列给我们提供了有关原始生命的光系统II如何工作的信息，我们能够证明，光系统II中氧气进化所需的许多关键成分可以追溯到酶进化的最早阶段。”

了解这些关键的光合作用蛋白的进化过程，不仅有助于寻找其他星球上的生命，也有助于研究人员通过合成生物学找到利用光合作用的新方法。科学家们可以开发完全由光驱动的光系统，进行复杂的新型绿色和可持续的化学反应。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源：https://scitechdaily.com/surprising-research-reveals-photosynthesis-could-be-as-old-as-life-itself/