Japoński zespół badawczy odkrył niezwykłe spostrzeżenia na temat starożytnych zegarów okołodobowych cyjanobakterii, ujawniając, w jaki sposób te mikroorganizmy przystosowały się do zmieniającego się okresu rotacji Ziemi. Opublikowane w Nature Communications 15 maja 2025 roku badanie cofa się o ponad trzy miliardy lat ewolucji molekularnej.
Cyjanobakterie, kluczowe dla Wielkiego Zdarzenia Utleniania, posiadają białka Kai, które napędzają rytmiczne cykle. Naukowcy zrekonstruowali ancestralne białka Kai, odkrywając, że wczesne formy wykazywały szybsze rytmy, co odpowiada dowodom na krótsze dni w przeszłości Ziemi. Te starożytne zegary skutecznie zachowują biologiczny zapis ewolucji rotacyjnej Ziemi.
Wokół kluczowych globalnych wydarzeń białka Kai ewoluowały w kierunku zwiększonej złożoności, zwiększając precyzję oscylatora, aby dopasować go do 24-godzinnej rotacji współczesnej Ziemi. Ta adaptacja zapewniła maksymalną wydajność fotosyntezy. Odkrycia mają implikacje dla biologii syntetycznej i astrobiologii, potencjalnie umożliwiając inżynierię cyjanobakterii zoptymalizowanych do wychwytywania energii na planetach o różnych okresach rotacji.
„Powiązane ewolucje wewnętrznych zegarów życia i planetarnych cykli Ziemi stanowią przykład głębokiego sprzężenia między biologią a geofizyką” – powiedział Atsushi Mukaiyama, profesor nadzwyczajny z Uniwersytetu Prefekturalnego Fukui. Może to zrewolucjonizować strategie bioinżynierii organizmów przystosowanych do środowisk pozaziemskich, odgrywając kluczową rolę w przyszłej eksploracji kosmosu.
Badanie podkreśla, w jaki sposób stopniowe zmiany molekularne umożliwiły organizmom przystosowanie się do cykli środowiskowych w skali planetarnej. To łączy mikroskopijny świat dynamiki białek z makroskopowymi zjawiskami geofizycznymi. Badanie inspiruje biologów, geologów i astrobiologów do rozważenia skomplikowanych powiązań między życiem a planetą w transformacyjny sposób.