大約24億年前的大氧化事件（GOE）形成了今天許多生物賴以生存的富氧大氣。

Anehnya, sesetengah strain bakteria sudah selangkah ke hadapan apabila ia datang kepada cara evolusi untuk memanfaatkan elemen ini secara aktif untuk pernafasan.

Menggunakan gabungan data genomik bakteria, penanda geografi dan teknik pembelajaran mesin yang direka untuk menemui corak genetik, pasukan penyelidik antarabangsa mencari bukti untuk menerangkan bakteria aerobik (pernafasan oksigen) terawal.

雖然大多數菌株在GOE之後都具備了耐受和利用氧氣的能力，但研究人員確實發現了一些異常情況 —— 某些細菌在地球大氣中氧氣水準迅速上升前約9億年是有氧的。

Di antara 80 spesies bakteria yang berkaitan, para penyelidik mendapati lebih daripada 0 peralihan genetik daripada metabolisme yang tidak boleh menggunakan oksigen kepada metabolisme yang boleh menggunakan oksigen. Anggaran berdasarkan kadar pengumpulan mutasi menunjukkan bahawa sekurang-kurangnya beberapa mutasi berlaku sebelum peningkatan ketara dalam paras oksigen di atmosfera Bumi.

"Sekurang-kurangnya tiga peralihan berlaku sebelum [GOE], menunjukkan bahawa pernafasan aerobik berkembang sebelum pengoksidaan atmosfera yang meluas, yang mungkin telah menyumbang kepada evolusi fotosintesis beroksigen dalam cyanobacteria," tulis para penyelidik dalam kertas kerja mereka yang diterbitkan. ”

Dalam erti kata lain, pernafasan oksigen awal ini mungkin telah meletakkan asas untuk keturunan mereka menggunakan air dan karbon dioksida untuk menangkap cahaya matahari, membebaskan oksigen yang disimpan, yang dikenali sebagai Peristiwa Pengoksidaan Besar kemudian.

Kami mempunyai banyak terima kasih untuk mikrob kecil ini. Apabila paras oksigen meningkat, bakteria yang telah menggunakan unsur ini boleh bertolak ansur dengan kesannya lebih cepat daripada sepupu anaerobik mereka. Permainan kelangsungan hidup berubah, yang akhirnya membawa kepada situasi yang kita hadapi sekarang.

Berikut ialah beberapa hipotesis tentang bagaimana gen bakteria moden boleh dikaitkan dengan bakteria purba - dan melakukan kerja rawatan oksigen yang sama - tetapi para penyelidik percaya ia termasuk spesies bakteria yang mencukupi dan bukti kukuh untuk mengesahkan hubungan itu.

"Ini membolehkan kami menentukur evolusi bakteria terhadap rekod pengoksigenan biosfera, secara mendadak meningkatkan rekod fosil terhad kehidupan awal dan membawa resolusi baharu kepada kajian evolusi temporal yang mendalam," tulis para penyelidik. ”

Penemuan ini bukan sahaja mengesahkan idea bahawa sejarah bakteria aerobik telah lama berlalu, tetapi juga memberi kita lebih banyak bukti bahawa cyanobacteria berkembang agak perlahan, dengan akar sejak lama sebelum GOE.

Para penyelidik berharap gabungan teknologi yang digunakan di sini - menggabungkan alat yang berbeza untuk mengisi jurang dalam pengetahuan kita - boleh membantu mengkaji perkembangan ciri-ciri lain bentuk kehidupan terawal Bumi.

"Kaedah yang dibangunkan di sini menyediakan rangka kerja untuk menghubungkan tandatangan mikrob kepada sejarah geokimia, menyediakan laluan untuk meneroka evolusi fenotip lain dalam konteks sejarah Bumi," tulis para penyelidik. ”

Kajian itu diterbitkan dalam jurnal Sains.