Według międzynarodowego zespołu naukowców mikroskamieniałości z Australii Zachodniej mogą uchwycić skok w złożoności życia, który zbiegł się ze wzrostem zawartości tlenu w ziemskiej atmosferze i oceanach.
Odkrycia opublikowane w czasopiśmie Geobiology dają rzadki wgląd w Wielkie Zdarzenie Utleniające, które miało miejsce około 2,4 miliarda lat temu, kiedy stężenie tlenu na Ziemi wzrosło, zasadniczo zmieniając powierzchnię planety. Uważa się, że wydarzenie to spowodowało masowe wymieranie i otworzyło drzwi do rozwoju bardziej złożonego życia, jednak przed odkryciem nowych mikroskamieniałości w zapisie kopalnym istniało niewiele bezpośrednich dowodów – twierdzą naukowcy.
„To, co pokazujemy, to pierwszy bezpośredni dowód łączący zmieniające się środowisko podczas Wielkiego Wydarzenia Utleniającego ze wzrostem złożoności życia” – powiedziała korespondentka Erica Barlow, profesor stowarzyszony na Wydziale Nauk o Ziemi w Penn State. „Postawiono taką hipotezę, ale istnieje tak niewiele zapisów kopalnych, że nie byliśmy w stanie tego przetestować”.
W porównaniu do współczesnych organizmów mikroskamieniałości bardziej przypominały rodzaj glonów niż prostsze życie prokariotyczne – na przykład organizmy takie jak bakterie – które istniały przed Wielkim Wydarzeniem Utleniania – twierdzą naukowcy. Glony, podobnie jak wszystkie inne rośliny i zwierzęta, to eukarionty, bardziej złożone organizmy, których komórki mają jądro otoczone błoną.
Konieczne są dalsze prace, aby ustalić, czy mikroskamieniałości zostały pozostawione przez organizmy eukariotyczne, ale naukowcy twierdzą, że taka możliwość miałaby znaczące implikacje. Cofnęłoby to znany zapis mikroskamieniałości eukariotycznych o 750 milionów lat.
„Mikroskamieniałości wykazują niezwykłe podobieństwo do współczesnej rodziny Volvocaceae” – powiedział Barlow. „To wskazuje, że skamieniałość jest prawdopodobnie wczesną skamieniałością eukariotyczną. To duże twierdzenie, wymagające więcej pracy, ale rodzi ekscytujące pytanie, na którym społeczność może się oprzeć i przetestować”.
Barlow odkryła skałę zawierającą skamieniałości podczas prowadzenia badań licencjackich na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii (USNW) w Australii, a obecne prace prowadziła w ramach swojej pracy doktorskiej na UNSW, a następnie podczas stażu podoktorskiego w Penn State.
„Te konkretne skamieliny są wyjątkowo dobrze zachowane, co pozwoliło na połączone badanie ich morfologii, składu i złożoności” – powiedział Christopher House, profesor nauk o Ziemi w Penn State i współautor badania. „Wyniki dają wspaniały wgląd w zmieniającą się biosferę miliardy lat temu”.
Naukowcy przeanalizowali skład chemiczny i skład izotopowy węgla mikroskamieniałości i ustalili, że węgiel został wytworzony przez żywe organizmy, potwierdzając, że struktury te rzeczywiście są skamieniałościami biologicznymi. Odkryli także wiedzę na temat siedliska, rozmnażania i metabolizmu mikroorganizmów.
Barlow porównał próbki z mikroskamieniałościami sprzed Wielkiego Wydarzenia Utleniania i nie mógł znaleźć porównywalnych organizmów. Powiedziała, że mikroskamieniałości, które znalazła, były większe i miały bardziej złożony układ komórkowy.
„Wydaje się, że zapis ujawnia wybuch życia – znajdujemy wzrost różnorodności i złożoności skamieniałego życia” – powiedział Barlow.
W porównaniu do współczesnych organizmów, stwierdził Barlow, mikroskamieniałości wykazują wyraźne podobieństwa do kolonii glonów, w tym pod względem kształtu, wielkości i rozmieszczenia zarówno kolonii, jak i poszczególnych komórek oraz błon wokół komórki i kolonii.
„Wykazują niezwykłe podobieństwo, dlatego na podstawie tego porównania możemy powiedzieć, że te skamieniałości były stosunkowo złożone” – powiedział Barlow. „W zapisie kopalnym nie ma nic podobnego do nich, a mimo to wykazują uderzające podobieństwo do współczesnych glonów”.
Odkrycia mają wpływ zarówno na to, jak długo trwało formowanie się złożonego życia na wczesnej Ziemi – najwcześniejszy, niekontrowersyjny dowód życia ma 3,5 miliarda lat – jak i na to, co mogą ujawnić poszukiwania życia w innych częściach Układu Słonecznego – twierdzą naukowcy .
„Myślę, że znalezienie tak stosunkowo dużej i złożonej skamieliny, stosunkowo wcześnie w historii życia na Ziemi, rodzi pytania: jeśli rzeczywiście znajdziemy życie gdzie indziej, może to nie być tylko bakteryjne życie prokariotyczne” – Barlow powiedział. „Być może istnieje szansa, że zachowało się coś bardziej złożonego – nawet jeśli nadal jest mikroskopijne, może to być coś nieco wyższego rzędu”.
Wkład wnieśli także Maxwell Wetherington, pracownik naukowy w Penn State; Ming-Chang Liu, pracownik naukowy w Lawrence Livermore National Laboratory; oraz Martin Van Kranendonk, profesor na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii w Australii.
Australijska Rada ds. Badań Naukowych, NASA i National Science Foundation zapewniły fundusze na tę pracę.