科学家们发现，在大约 24 亿年前的大氧化事件发生前一亿年，产氧细菌就出现了。在蓝藻，它负责渗入氧气进入地球大气层，永远改变地球，从它的亲戚多元化，以应对气的崛起。

为了了解氧气如何塑造早期生命，布里斯托尔大学的科学家们一直在研究蓝藻何时进化以及何时开始使用称为超氧化物歧化酶 (SOD) 的抗氧化剂来管理活性氧。

他们利用地球化学记录、蓝藻化石和遗传信息设计了一个“分子钟”，以创建事件的时间线。

大约 25 亿年前，年轻的地球无法辨认。没有臭氧层存在，大气中没有氧气可供呼吸。相反，这个星球被微生物所统治。蓝藻是唯一能够进行含氧光合作用的细菌，植物也利用这一过程利用阳光将二氧化碳转化为氧气。今天，蓝藻在整个海洋中广泛分布，但当时它们大多仅限于淡水和陆地。

氧气具有高度反应性和毒性。蓝藻细菌使用 SOD 来防止这些影响，这些影响都有不同的进化起源 - 并使用不同的微量金属。

该论文的组长作者布里斯托尔地理科学学院的 Patricia Sanchez-Baracaldo 博士说：“我们研究了其中四种抗氧化酶的进化历史：NiSOD、CuZnSOD 以及利用铁和锰的 SOD。此类 SOD 存在于从动物到植物和细菌，它们通过将超氧自由基转化为过氧化氢来管理 ROS。

博士 学生乔安妮·博登 (Joanne Boden) 说：“我们发现，在历史上，蓝藻曾多次从其他细菌那里获得 SOD 基因。因此，不同的菌株根据环境使用不同的抗氧化酶。例如，蓝藻过着浮游生活方式，漂浮在海洋中，通常使用 NiSOD。而大多数蓝藻，无论其栖息地如何，都使用 Mn-或 Fe-SOD。

“使用铜和锌辅助因子而不是镍的不同 SOD 的进化轨迹与至少在 27 亿年前多样化的更古老、更祖先蓝藻的进化轨迹相匹配。这表明产氧细菌在全球大气充斥着氧气。”

这份基因组记录已发表在Nature Communications 上，其中包含有关古代栖息地的重要信息，并证明当时陆地和海洋中存在生命。

桑切斯-巴拉卡尔多博士说：“蓝藻在进化的早期就研究出了如何保护自己免受氧气副作用的影响。

“我们对处理活性氧(ROS)的金属酶的分析表明，仅靠海洋地球化学记录可能无法预测在淡水和陆地栖息地等其他环境中发现的生物体使用金属的模式。”

研究人员现在计划调查其他抗氧化剂何时进化。