Biólogos de plantas en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en colaboración con colegas del Instituto de Tecnología de California (Caltech), han reconstruido la historia evolutiva de la fotosíntesis para proporcionar una nueva visión de la historia aún en desarrollo de sus orígenes.

La forma de fotosíntesis más comúnmente estudiada es la fotosíntesis oxigenada, el método mediante el cual las plantas utilizan la luz solar para convertir el agua en oxígeno. Sin embargo, estudios adicionales de la fotosíntesis anoxigénica, que no produce oxígeno, son cruciales para comprender cómo los primeros metabolismos microbianos pueden haber influido en los ciclos geoquímicos del planeta.

"La fotosíntesis sustenta la mayor parte de la vida en nuestro planeta; sin embargo, sabemos muy poco sobre cuándo evolucionó este importante metabolismo, "explicó Patrick Shih, investigador postdoctoral en la División de Biología de Sistemas y Genómica Ambiental de Berkeley Lab y co-primer autor de un estudio reciente en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias titulado "Evolución de la bicicleta 3-hidroxipropionato y reciente transferencia de la fotosíntesis anoxigénica al Cloroflexi". Woodward Fischer, profesor de geobiología en Caltech, también es co-primer autor del estudio.

Se cree que la fotosíntesis anoxigénica evolucionó antes que la fotosíntesis oxigénica, desempeñando un papel en algunas de las primeras pruebas de vida en la Tierra, antes del aumento del oxígeno atmosférico.

"Se ha especulado ampliamente que un grupo especial de bacterias llamado Chloroflexi fueron los inventores de la fotosíntesis anoxigénica, ", Dijo Shih." Examinamos los genomas de diferentes Chloroflexi y usamos la filogenia para demostrar que este grupo no pudo haber sido uno de los inventores originales de la fotosíntesis ".

Usando una combinación de análisis de reloj molecular y genómica comparativa, Los investigadores determinaron que los miembros fototróficos del filo Chloroflexi evolucionaron demasiado recientemente para haber sido los progenitores de la fotosíntesis oxigenada. un proceso que evolucionó hace unos 2.300 millones de años. A diferencia de, se encontró que Chloroflexi no es anterior al proceso en absoluto, habiendo evolucionado hace aproximadamente 867 millones de años.

"Usamos métodos filogenéticos para estimar cuándo ocurrieron los eventos evolutivos, específicamente análisis de reloj molecular. Los relojes moleculares son una forma de observar la tasa de evolución molecular de las proteínas, que luego puede permitirnos hacer estimaciones sobre cuándo ocurrieron eventos específicos, "Shih explicó." Usamos este método para comprender cuándo evolucionaron los miembros fototróficos del filo Chloroflexi. Se ha pensado tradicionalmente que el cloroflexi es uno de los linajes fototróficos más antiguos que conocemos. Sin embargo, nuestro análisis del reloj molecular revela que este grupo es en realidad mucho más joven de lo que se sugirió anteriormente ".

Este estudio es simplemente el punto de partida para determinar la edad y el papel de importantes metabolismos microbianos e identificar a los inventores originales de la fototrofia.

"Hemos demostrado que podemos volver a examinar algunas preguntas antiguas que han existido durante décadas con nuevas herramientas genómicas y filogenéticas, ", Agregó Shih." Este estudio aborda la comprensión del origen de la fotosíntesis y destaca lo poco que sabemos sobre la historia del principal metabolismo que impulsa nuestro planeta ".