Zvětšit obrázek

Sinice jsou jedny z nejstarších organismů. Sehrály také rozhodující úlohu ve vytváření kyslíkaté atmosféry na Zemi.

Pro mnoho z nás je přítomnost kyslíku naprosto samozřejmá, i když většina tuší, že kdybychom se ocitli na Marsu bez kyslíkové bomby, tak by nám tamější atmosféra tak okouzlující, jako na obrázcích z marťanských Roverů, nepřipadala. Ani naše domovská planeta nebyla vždy tak přívětivá ke kyslíkomilným tvorům jako jsme my. Na počátku se atmosféře Země nenacházel téměř žádný kyslík a jeho přítomnost výrazně vzrostla až někdy před 2,3 mld. let na 10^-5 jeho současné koncentrace. Za tímto pro evoluci klíčovým jevem stály sinice. Většina biologů se shodne na tom, že to byly právě sinice, které jako první získaly schopnost produkovat kyslík jako odpadní látku v rámci fotosyntézy spojené se štěpením molekul vody. Otázkou ale je, kdy se tak stalo?

Zřejmě to nebylo později než před 2,3 mld. let, protože není znám jiný významný zdroj kyslíku než právě reakce v sinicích, který by tehdy umožnil takový růst koncentrace vzdušného kyslíku. Tomitani však tvrdí, že sinice jsou starší, protože v některých z nich se nacházely zvláštní buňky, heterocysty, umožňující fixaci dusíku i za přítomnosti kyslíku.

Zvětšit obrázek

Díky své jednoduché stavbě mají obrovskou schopnost přežívat nepříznivé podmínky. Vyskytují se jak na pouštích, horských pramenech, ve znečištěných a odpadových vodách, radioaktivních vodách, tak v polárních oblastech. Na Zemi jsou už 3,5 mld let. (Great Salt Lake, Utah)

K čemu by byly sinicím takové buňky, pokud by v atmosféře nebyl kyslík, není potřeba nějak rozvádět. Proto Tomitani předpokládá, že určité typy sinic existovaly už dříve. Sinice však zřejmě nemohly existovat před 3,4 mld. let, protože v jihoafrických sedimentech nazývaných Buck Reef Chert nebyly nalezeny žádné stopy po produkci kyslíku, přestože byly nalezeny stopy fixace uhlíku pomocí anoxygenní fotosyntézy, což by znamenalo, že za tyto sedimenty nesou zodpovědnost organismy schopné fotosyntézy, které využívají jako zdroj elektronů ne molekuly vody, ale např. molekulu vodíku, nebo jinou anorganickou molekulu.

Na to, jak mohl vzniknout oxygenní systém fotosyntézy, který mají i současné rostliny, existují různé názory. Podle jedné teorie kdysi existoval (a možná ještě dnes někde existuje) společný prapředek, Protocyanobacterium, který měl geny kódující jak fotosystém I, tak fotosystém II a zároveň vlastnil přepínač, který mu umožňoval podle pořeby aktivovat jeden, nebo druhý systém. U některých vývojových linií pak došlo k vymizení fotosystému I (Rhodopseudomonas palustris), u jiných fotosystému II (Chlorobium tepidum) a u jiných mohla mutace v genu kódujícím regulační spínač způsobit, že se tyto dva fotosystémy začaly vyskytovat společně. Toto se ovšem mohlo uskutečnit jen za podmínky, že se součástí celého systému stal i systém umožňující dodávání elektronů do fotosystému II. Nejlepším kandidátem na funkci dodavatele elektronů se zdá být manganový atom, a proto by posledním krokem v evoluci sinic bylo trvalé připojení manganového komplexu k fotosystému II (funkce vápníkového atomu v současném Mn₄C a komplexu však zůstává záhadou), který by štěpil vodu za zisku elektronů a těmi by nahrazoval chybějící elektrony ve fotosystému II.

Pramen: Allen, J.F.& Martin, W. Nature. 445. 610-612 (2007)