大約24.5億年前，大氧化事件見(jiàn)證了地球上氧氣水平的光合供線急劇上升。(圖片鳴謝:uux.cn/Kriswanto Ginting/Getty Images)
（神秘的作用地球uux.cn）據(jù)生活科學(xué)（關(guān)杰林）：光合作用最早的直接證據(jù)是在17.5億年前的化石中發(fā)現(xiàn)的。
科學(xué)家們從澳大利亞、被封加拿大和剛果民主共和國(guó)收集了化石，存億發(fā)現(xiàn)澳大利亞和加拿大的化石樣本中含有藍(lán)藻的證據(jù)，這是為地地球上已知的最古老的生命形式。科學(xué)家認(rèn)為，球歷藍(lán)細(xì)菌首次出現(xiàn)在20至30億年前，史上索在進(jìn)化到能夠產(chǎn)生氧氣或有氧光合作用之前。刻提
在1月3日發(fā)表在《自然》雜志上的有關(guān)一項(xiàng)研究中，研究人員揭示了這些藍(lán)藻化石具有光合結(jié)構(gòu)，光合供線即所謂的作用類(lèi)囊體膜，其中包含葉綠素等色素，被封通過(guò)光合作用將光轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。存億
藍(lán)細(xì)菌被保存在泥土中，隨著時(shí)間的推移，泥土被壓實(shí)成巖石。研究人員使用一種稱(chēng)為透射電子顯微鏡(TEM)的技術(shù)來(lái)觀察化石中保存的細(xì)胞膜和其他微小細(xì)節(jié)。
TEM不是使用光來(lái)成像物體，而是使用電子，電子的波長(zhǎng)比光小得多，使我們能夠看到原子級(jí)別的更精細(xì)的細(xì)節(jié)。科學(xué)家用電子束轟擊樣品。一些電子會(huì)通過(guò)，而一些會(huì)被物體密度更大的部分吸收或散射。
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“發(fā)現(xiàn)這些膜告訴我們，[這些細(xì)胞]確實(shí)是進(jìn)行有氧光合作用的藍(lán)細(xì)菌，”主要作者、比利時(shí)列日大學(xué)的古生物學(xué)家Emmanuelle Javaux告訴《生活科學(xué)》。"這將這種膜的化石記錄向前推了12億年."
Javaux說(shuō)，確定藍(lán)細(xì)菌進(jìn)化出制造氧氣能力的確切時(shí)間是地球自然歷史上的一個(gè)重要里程碑。

提供17.5億年前光合作用證據(jù)的微體化石。(圖片鳴謝:uux.cn/Emmanuelle Javaux)
大約24.5億年前，地球大氣中的氧氣濃度急劇上升，這就是眾所周知的大氧化事件。
大氣中氧氣的增加改變了地球上的生命。它開(kāi)啟了許多生命形式的有氧呼吸，提高了礦物質(zhì)風(fēng)化的速度，并為不同的環(huán)境提供了養(yǎng)分。
然而，科學(xué)家不知道大氧化事件是由有氧光合作用的進(jìn)化引發(fā)的，還是其他生態(tài)或地質(zhì)事件先發(fā)生的。
大氧化事件的確切生物和物理驅(qū)動(dòng)因素在科學(xué)家中引起了激烈的爭(zhēng)論。雖然藍(lán)藻光合作用被普遍認(rèn)為是氧氣濃度增加的關(guān)鍵原因，但火山爆發(fā)或海洋中鐵含量下降等驅(qū)動(dòng)因素也可能發(fā)揮了作用。
“如果有氧光合作用進(jìn)化得很早，但氧氣水平只是在很久以后才在大氣中積累，這表明還有其他過(guò)程在起作用，如有機(jī)碳的埋藏，”麻省理工學(xué)院的地球生物學(xué)家格雷格·福尼爾(Greg Fournier)告訴《生活科學(xué)》(Live Science)，他沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。
Fournier說(shuō)，在新的研究中，化石結(jié)構(gòu)的年齡非常符合當(dāng)前具有類(lèi)囊體膜的藍(lán)細(xì)菌何時(shí)出現(xiàn)的理論。
研究人員使用電子顯微鏡潛在地為使用相同的成像技術(shù)重新分析更古老的現(xiàn)有化石樣本鋪平了道路，以確定藍(lán)藻何時(shí)首次進(jìn)化出類(lèi)囊體膜。
“我們有可能對(duì)這些進(jìn)化創(chuàng)新進(jìn)行計(jì)時(shí)，并將它們與生物圈的歷史聯(lián)系起來(lái)，”Fournier說(shuō)。

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