Piccoli fossili che hanno trascorso quasi 2 miliardi di anni rinchiusi in pezzi di roccia antica ci stanno fornendo le prime prove finora della fotosintesi sulla Terra.
Nella formazione McDermott, nel deserto dell’Australia settentrionale, sono state scoperte minuscole strutture chiamate tilacoidi in quelli che si ritiene siano cianobatteri fossilizzati risalenti a 1,75 miliardi di anni fa. Queste strutture si trovano oggi all’interno delle cellule degli organismi fotosintetici che contengono il pigmento clorofilla, utilizzato per assorbire la luce per la fotosintesi. Ciò significa che i microfossili rappresentano la più antica prova diretta della fotosintesi, dandoci una nuova età minima per l’emergere dei cianobatteri portatori di tilacoidi e un nuovo strumento per comprendere gli ecosistemi primordiali della Terra e come la vita è emersa sul nostro pianeta. “Il nostro studio fornisce prove dirette della presenza di cianobatteri metabolicamente attivi che eseguono la fotosintesi ossigenata”, scrive un team guidato dalla paleomicrobiologa Catherine Demoulin dell’Università di Liegi. I risultati implicano che un’analisi dettagliata di altri fossili potrebbe identificare più strutture simili, individuando il momento in cui le strutture fotosintetizzanti furono divorate e messe in funzione dalle prime forme di cellule algali complesse. La fotosintesi, che sfrutta la luce solare per convertire acqua e anidride carbonica in glucosio e ossigeno, potrebbe sembrare qualcosa che le piante e le alghe stanno facendo tranquillamente a se stesse laggiù, ma è la base per la sopravvivenza di quasi tutti gli esseri viventi. Non solo gli organismi fotosintetici costituiscono il fondamento della maggior parte delle reti alimentari, ma i loro processi metabolici riempiono l’atmosfera con l’ossigeno respirabile di cui la maggior parte di noi ha bisogno per sopravvivere. Sappiamo che, all’inizio della storia della Terra, non c’era molto ossigeno fluttuante liberamente nell’atmosfera e negli oceani. Tuttavia, diverse linee di evidenza geochimica rivelano che i livelli di ossigeno salirono improvvisamente alle stelle circa 2,4 miliardi di anni fa in quello che è noto come il Grande Evento di Ossidazione. Non è chiaro cosa lo abbia causato, ma una possibilità è l’emergere di organismi fotosintetici. La prima prova microfossile indiscussa di cianobatteri è un organismo chiamato Eoentophysalis belcherensis , datato fino a 2,018 miliardi di anni fa . Ma i fossili sono spesso difficili da interpretare e le loro strutture interne non sempre sopravvivono intatte. E non tutte le specie di cianobatteri hanno tilacoidi.
Demoulin e i suoi colleghi hanno utilizzato diverse tecniche di microscopia ad alta risoluzione per sondare le strutture esterne e interne dei microfossili di una specie nota come Navifusa majensis , ritenuta cianobatteria. E, all’interno dei corpi degli organismi unicellulari provenienti da due giacimenti fossili, hanno trovato membrane tilacoidi. Questi fossili provenivano dalla Formazione Grassy Bay in Canada, datati fino a 1,01 miliardi di anni fa; e la Formazione McDermott, che risale a 1,75 miliardi di anni fa. Ciò estende la documentazione fossile dei tilacoidi indietro di ben 1,2 miliardi di anni e significa che la fotosintesi ossigenata deve essersi evoluta prima di quel momento. Ma quello che ancora non sappiamo è se si sia evoluto nel tempo per contribuire al Grande Evento di Ossidazione. Solo ritrovando, e studiando attentamente, fossili anche più antichi potremmo darci una risposta a questa domanda scottante. “La scoperta di tilacoidi conservati all’interno di N. majensis qui riportata fornisce la prova diretta di un’età minima di circa 1,75 miliardi di anni fa della divergenza tra cianobatteri portatori di tilacoidi e cianobatteri privi di tilacoidi”, scrivono i ricercatori . “Prevediamo che analisi ultrastrutturali simili di microfossili ben conservati potrebbero espandere la documentazione geologica dei fotosintetizzatori ossigenati e dei primi ecosistemi debolmente ossigenati in cui si svilupparono cellule complesse”.
