Gefossiliseerde bacteriën uit Australië bevatten het vroegste bewijs van fotosynthetische structuren, zogeheten thylakoïden. Die hebben er mogelijk voor gezorgd dat de hoeveelheid zuurstof op aarde toenam.

Onderzoekers hebben fotosynthetische structuren ontdekt in fossielen van cyanobacteriën van 1,75 miljard jaar oud. De ontdekking, gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Nature, is het oudste bewijs voor deze structuren tot nu toe. Het geeft inzicht in de evolutie van fotosynthese: het proces waarbij zuurstof wordt gemaakt.

Paleobioloog Emmanuelle Javaux van de Universiteit van Luik in België en haar collega’s analyseerden fossielen uit gesteenten op drie locaties. De oudste vindplaats was de ongeveer 1,75 miljard jaar oude McDermott-formatie in Australië. De andere twee waren de miljard jaar oude Grassy Bay-formatie in Canada en de Bllc6-formatie in de Democratische Republiek Congo.

Eveline Verhulst doet al 18 jaar onderzoek naar geslachtsbepaling bij insecten: ‘Ik was meteen verkocht’
LEES OOK

Eveline Verhulst doet al 18 jaar onderzoek naar geslachtsbepaling bij insecten: ‘Ik was meteen verkocht’

Moleculair bioloog Eveline Verhulst doet baanbrekend onderzoek naar geslachtsbepaling bij de sluipwesp en andere insecten en ...

Diamantmes

Uit deze gesteenten haalden de onderzoekers gefossiliseerde cyanobacteriën, die energie produceren door middel van fotosynthese. ‘Ze zijn heel klein, minder dan een millimeter groot, dus je kunt ze niet met je ogen zien’, zegt Javaux. Zij en haar collega’s plaatsten de fossielen in hars en sneden ze met een diamantmes in 60 tot 70 nanometer dikke secties. Daarna analyseerden ze de interne structuren met een elektronenmicroscoop.

Ze ontdekten dat de cyanobacteriën uit Australië en Canada thylakoïden bevatten. Dat zijn zakjes met een membraan waarin fotosynthese plaatsvindt.

‘Dit zijn de oudste gefossiliseerde thylakoïden die we kennen’, zegt Javaux. Voorheen waren de oudste thylakoïde fossielen ongeveer 550 miljoen jaar oud. ‘We hebben het fossielenbestand dus 1,2 miljard jaar opgerekt’, zegt ze.

Zuurstof

Dit is belangrijk, omdat niet alle cyanobacteriën thylakoïden hebben en het onduidelijk is wanneer deze structuren, die fotosynthese efficiënter maken, voor het eerst zijn geëvolueerd, zegt aardwetenschapper Kevin Boyce van de Stanford-universiteit in de Verenigde Staten. We kunnen deze evolutiestap nu dateren tot minstens 1,75 miljard jaar geleden, zegt hij. De oudste fossielen van cyanobacteriën zijn ongeveer 2 miljard jaar oud, hoewel andere bewijzen, zoals sporen van geochemische processen erop wijzen dat fotosynthese al langer bestaat.

Algemeen wordt aangenomen dat cyanobacteriën 2,4 miljard jaar geleden voor de ophoping van zuurstof in de atmosfeer van de aarde zorgden. ‘Een van de ideeën is dat ze in die tijd misschien de thylakoïden uitgevonden hebben, waardoor de hoeveelheid zuurstof op aarde toenam’, zegt Javaux. ‘Nu we heel oude thylakoïden hebben gevonden, naast het feit dat deze bewaard kunnen blijven in zeer oude gesteenten, denken we dat we nog verder terug in de tijd kunnen gaan om deze hypothese te testen’, zegt ze.