Dòng thời gian mới về sự tiến hóa của vi khuẩn tiết lộ việc sử dụng oxy trước khi quang hợp

Các nhà khoa học từ Đại học Queensland, cùng với các cộng tác viên quốc tế, đã xây dựng một dòng thời gian chi tiết về sự tiến hóa của vi khuẩn. Nghiên cứu đột phá này cho thấy rằng một số vi khuẩn đã sử dụng oxy từ lâu trước khi chúng phát triển khả năng tạo ra nó thông qua quá trình quang hợp. Phát hiện này, được công bố gần đây, định hình lại sự hiểu biết của chúng ta về sự sống sớm trên Trái đất. Nhóm nghiên cứu tập trung vào cách các vi sinh vật phản ứng với Sự kiện Oxy hóa Lớn (GOE) cách đây khoảng 2,33 tỷ năm. Sự kiện này đã thay đổi đáng kể bầu khí quyển của Trái đất, biến nó từ một bầu khí quyển chủ yếu không có oxy thành một bầu khí quyển hỗ trợ sự sống như chúng ta biết. Giáo sư Phil Hugenholtz từ UQ đã nhấn mạnh những thách thức trong việc thiết lập dòng thời gian chính xác do sự khan hiếm bằng chứng hóa thạch. Nhóm nghiên cứu đã vượt qua những thách thức này bằng cách phân tích đồng thời hồ sơ địa chất và bộ gen. Họ đã sử dụng GOE làm ranh giới thời gian quan trọng, cho rằng hầu hết các dòng vi khuẩn hiếu khí không có khả năng có trước sự kiện này trừ khi có bằng chứng khác cho thấy điều ngược lại. Học máy đã được sử dụng để dự đoán xem vi khuẩn tổ tiên có sử dụng oxy hay không. Cách tiếp cận này cho phép các nhà nghiên cứu ước tính thời điểm các sự kiện cụ thể xảy ra, bao gồm cả sự xuất hiện của quá trình trao đổi chất hiếu khí. Những phát hiện cho thấy rằng có ít nhất ba dòng hiếu khí tồn tại trước GOE, khoảng 900 triệu năm. Điều này cho thấy khả năng sử dụng oxy đã phát triển từ rất lâu trước khi nó xuất hiện rộng rãi trong khí quyển. Bằng chứng cho thấy sự chuyển đổi hiếu khí sớm nhất xảy ra vào khoảng 3,2 tỷ năm trước ở tổ tiên của vi khuẩn lam. Phát hiện này mở ra cánh cửa để hiểu cách vi khuẩn có thể kháng kháng sinh.