Một nhóm nghiên cứu Nhật Bản đã khám phá ra những hiểu biết đáng chú ý về đồng hồ sinh học cổ đại của vi khuẩn lam, tiết lộ cách những vi sinh vật này thích nghi với chu kỳ quay đang thay đổi của Trái Đất. Nghiên cứu được công bố trên Nature Communications vào ngày 15 tháng 5 năm 2025, tua lại hơn ba tỷ năm tiến hóa phân tử.
Vi khuẩn lam, rất quan trọng đối với Sự kiện Oxy hóa Lớn, sở hữu các protein Kai điều khiển các chu kỳ nhịp nhàng. Các nhà nghiên cứu đã tái tạo các protein Kai tổ tiên, phát hiện ra rằng các dạng ban đầu thể hiện nhịp điệu nhanh hơn, phù hợp với bằng chứng về những ngày ngắn hơn trong quá khứ của Trái Đất. Những chiếc đồng hồ cổ đại này bảo tồn hiệu quả một hồ sơ sinh học về sự tiến hóa quay của Trái Đất.
Xung quanh các sự kiện toàn cầu quan trọng, protein Kai đã phát triển sự phức tạp gia tăng, tăng cường độ chính xác của bộ dao động để phù hợp với vòng quay 24 giờ của Trái Đất hiện đại. Sự thích ứng này đảm bảo hiệu quả quang hợp tối đa. Những phát hiện này có ý nghĩa đối với sinh học tổng hợp và sinh vật học vũ trụ, có khả năng cho phép kỹ thuật vi khuẩn lam được tối ưu hóa để thu năng lượng trên các hành tinh có chu kỳ quay khác nhau.
Atsushi Mukaiyama, Phó Giáo sư tại Đại học Prefectural Fukui, cho biết: "Sự tiến hóa đan xen của đồng hồ bên trong sự sống và các chu kỳ hành tinh của Trái Đất là một ví dụ về sự kết hợp sâu sắc giữa sinh học và địa vật lý." Điều này có thể cách mạng hóa các chiến lược kỹ thuật sinh học các sinh vật thích nghi với môi trường ngoài trái đất, đóng một vai trò quan trọng trong khám phá không gian trong tương lai.
Nghiên cứu làm nổi bật cách những thay đổi phân tử gia tăng cho phép các sinh vật thích nghi với các chu kỳ môi trường quy mô hành tinh. Điều này kết nối thế giới vi mô của động lực học protein với các hiện tượng địa vật lý vĩ mô. Nghiên cứu truyền cảm hứng cho các nhà sinh vật học, các nhà khoa học địa chất và các nhà sinh vật học vũ trụ xem xét các kết nối phức tạp giữa sự sống và hành tinh theo những cách mang tính biến đổi.