Een Japans onderzoeksteam heeft opmerkelijke inzichten onthuld in de oude circadiane klokken van cyanobacteriën, en laat zien hoe deze micro-organismen zich aanpasten aan de evoluerende rotatieperiode van de aarde. De studie, gepubliceerd in Nature Communications op 15 mei 2025, spoelt meer dan drie miljard jaar moleculaire evolutie terug.
Cyanobacteriën, cruciaal voor de Grote Oxidatiegebeurtenis, bezitten Kai-eiwitten die ritmische cycli aandrijven. Onderzoekers reconstrueerden voorouderlijke Kai-eiwitten en ontdekten dat vroege vormen snellere ritmes vertoonden, wat overeenkomt met bewijs van kortere dagen in het verleden van de aarde. Deze oude klokken bewaren effectief een biologisch record van de rotatie-evolutie van de aarde.
Rond cruciale mondiale gebeurtenissen evolueerden Kai-eiwitten een grotere complexiteit, waardoor de precisie van de oscillator werd verbeterd om overeen te komen met de 24-uursrotatie van de moderne aarde. Deze aanpassing zorgde voor maximale fotosynthetische efficiëntie. De bevindingen hebben implicaties voor synthetische biologie en astrobiologie, waardoor mogelijk de engineering van cyanobacteriën mogelijk wordt gemaakt die zijn geoptimaliseerd voor het opvangen van energie op planeten met verschillende rotatieperioden.
"De verweven evolutie van de interne klokken van het leven en de planetaire cycli van de aarde is een voorbeeld van de diepgaande koppeling tussen biologie en geofysica", aldus Atsushi Mukaiyama, universitair hoofddocent aan de Fukui Prefectural University. Dit zou een revolutie teweeg kunnen brengen in strategieën voor bio-engineering van organismen die zijn aangepast aan buitenaardse omgevingen, en een cruciale rol spelen in toekomstige ruimteverkenning.
Het onderzoek benadrukt hoe incrementele moleculaire veranderingen organismen in staat stelden zich aan te passen aan milieu cycli op planetaire schaal. Dit overbrugt de microscopische wereld van proteïnedynamiek met macroscopische geofysische verschijnselen. De studie inspireert biologen, geowetenschappers en astrobiologen om na te denken over de ingewikkelde verbanden tussen leven en planeet op transformerende manieren.