Képzeljük el, hogyan fejlődtek a baktériumok az évmilliárdok során és hogy alkalmazkodtak az oxigén jelenlétéhez! Egy nemzetközi kutatócsoport, melynek tagja Szöllősi Gergely, a HUN-REN ÖK Evolúciótudományi Intézet tudományos főmunkatársa is, utánajárt ezeknek a kérdéseknek.

A kutatás célja kettős volt: egyrészt a szakemberek pontosan meg akarták határozni, mikor alakultak ki a baktériumok főbb csoportjai, másrészt pedig rekonstruálták, hogyan alakult ki és terjedt el a baktériumok oxigénhasználatának képessége. A vizsgálat középpontjában a körülbelül 2,33 milliárd évvel ezelőtti Nagy Oxidációs Esemény (GOE) állt, amikor a cianobaktériumok fotoszintézise drámai mértékben megnövelte a légköri oxigén mennyiségét.

A kutatók a kevés fosszília miatt korábban nehezen datálható folyamatot geológiai és genetikai adatok együttes elemzésével vizsgálták. Gépitanulás segítségével sikerült azonosítaniuk az ősi aerob baktériumokat, eléggé megdöbbentő módon pedig a becslések szerint ezek az oxigént hasznosító baktériumok már a GOE előtt is léteztek. A kutatás során 1007 bakteriális genom evolúciós történetét rekonstruálták, és összesen 84 anaerob-aerob átmenetet találtak. Sok esetben ezek a GOE után jelentek meg, de legalább három esetben a baktériumok már 900 millió évvel ezelőtt is oxigénhasználókként funkcionáltak.

Ez a felfedezés azt jelzi, hogy a baktériumok már régen képesek voltak oxigént használni, jóval azelőtt, hogy az jelentős mennyiségben elérhetővé vált volna. Érdekes, hogy az oxigénhasználat lehetősége valószínűleg a fotoszintézis előtt is megjelent, és akár hozzájárulhatott a fotoszintézis kulcsszereplő géneinek fejlődéséhez is.

A kutatás alapján a ma élő baktériumok közös őse körülbelül 4,4-3,9 milliárd évvel ezelőtt élt a Föld korai időszakaiban. A főbb baktériumtörzsek 2,5-1,8 milliárd évvel ezelőtt jelentek meg, amikor a Föld légköre és környezete jelentősen megváltozott. Ráadásul számos ma ismert baktériumcsalád 0,75-0,6 milliárd évvel ezelőtt alakult ki, egy időben az állati és növényi élet megjelenésével.

A kutatók egy új módszert dolgoztak ki, amely a genetikai, fosszilis és geokémiai adatok együttes elemzésére épül. Ez a megközelítés segít jobban megérteni az élet korai evolúcióját, különösen azoknál a mikrobák esetében, amelyekről nem maradtak fenn fosszíliák. Az új módszer a jövőben más mikroorganizmusok tulajdonságainak vizsgálatára is hasznos lehet, lehetővé téve, hogy következtetéseket vonjunk le a Föld életének kezdeti formáiról.