Nie, tlen nie katalizował szybkiego rozkwitu pierwszych ziemskich organizmów wielokomórkowych. Wynik przeczy 70-letniemu przypuszczeniu, co spowodowało eksplozję fauny oceanicznej setki milionów lat temu.
Pomiędzy 685 a 800 milionami lat temu organizmy wielokomórkowe zaczęły pojawiać się we wszystkich oceanach Ziemi podczas tak zwanej eksplozji Avalonu, która była prekursorem bardziej znanej eksplozji kambryjskiej. W tej epoce gąbki morskie i inne dziwaczne organizmy wielokomórkowe zastąpiły małe jednokomórkowe ameby, glony i bakterie, które do tej pory zamieszkiwały planetę przez ponad 2 miliardy lat.
Do tej pory uważano, że zwiększone poziomy tlenu wyzwalają ewolucyjne pojawienie się bardziej zaawansowanych organizmów morskich. Zostało to obalone przez naukowców z Uniwersytetu w Kopenhadze współpracujących między innymi z kolegami z Woods Hole Oceanographic Institute, University of Southern Denmark i Lund University.
Badając skład chemiczny starożytnych próbek skał z pasma górskiego Omanu, naukowcy byli w stanie “zmierzyć” stężenie tlenu w oceanach świata od momentu pojawienia się tych organizmów wielokomórkowych. Wbrew oczekiwaniom wynik pokazuje, że stężenie tlenu na Ziemi nie wzrosło. Rzeczywiście, poziomy pozostały 5-10 razy niższe niż obecnie, czyli w przybliżeniu tyle tlenu, ile jest na wysokości dwukrotnie większej niż Mount Everest.
„Nasze pomiary dają dobry obraz tego, jakie były średnie stężenia tlenu w oceanach świata w tamtym czasie. I jest dla nas oczywiste, że nie było większego wzrostu ilości tlenu, gdy bardziej zaawansowana fauna zaczęła ewoluować i dominować na Ziemi. W rzeczywistości nastąpił nieznaczny spadek” — mówi profesor Christian J. Bjerrum, który od 20 lat ocenia ilościowo warunki powstania życia.
Zmienia nasze rozumienie pochodzenia życia
Nowy wynik kładzie kres 70-letniej historii badań, która zwiększa centralne znaczenie wyższych stężeń tlenu w rozwoju bardziej zaawansowanego życia na naszej planecie.
„Fakt, że wiemy teraz z dużym stopniem pewności, że tlen nie kontrolował rozwoju życia na Ziemi, dostarcza nam zupełnie nowej historii o tym, jak powstało życie i jakie czynniki wpłynęły na ten sukces” – mówi naukowiec. dodanie:
„W szczególności oznacza to, że musimy przemyśleć wiele rzeczy, w które wierzyliśmy, że są prawdziwe podczas nauki w dzieciństwie. A podręczniki muszą zostać poprawione i napisane od nowa”.
Pozostaje wiele rzeczy, których naukowcy nie wiedzą, a także mnóstwo kontrowersji. Dlatego Bjerrum ma nadzieję, że nowy wynik może zachęcić innych badaczy z całego świata do ponownego rozważenia swoich wcześniejszych wyników i danych w nowym świetle.
„Istnieje wiele sekcji badawczych na całym świecie, w tym w Stanach Zjednoczonych i Chinach, które przeprowadziły wiele badań na ten temat, których wcześniejsze wyniki mogą ujawnić ważne nowe szczegóły, jeśli zinterpretuje się je na podstawie tego, że tlen nie napędzał rozwoju życia” – mówi naukowiec.
Brak tlenu mógł wspomagać rozwój
Więc jeśli nie dodatkowy tlen, co spowodowało eksplozję życia w tamtej epoce? Być może jest dokładnie odwrotnie, wyjaśnia badacz:
„To ciekawe, że eksplozja organizmów wielokomórkowych następuje w czasie, gdy stężenie tlenu atmosferycznego i oceanicznego jest niskie. Wskazuje to, że organizmy korzystały z niższych poziomów tlenu i mogły się spokojnie rozwijać, ponieważ skład chemiczny wody w naturalny sposób chronił ich komórki macierzyste, ” mówi Christian J. Bjerrum.
Według naukowca to samo zjawisko badano w badaniach nad rakiem, w komórkach macierzystych ludzi i innych zwierząt. Tutaj koledzy z Uniwersytetu w Lund zaobserwowali, że niski poziom tlenu ma kluczowe znaczenie dla utrzymania komórek macierzystych pod kontrolą, dopóki organizm nie zdecyduje, że komórka powinna rozwinąć się w określony typ komórki, na przykład komórkę mięśniową.
„Wiemy, że zwierzęta i ludzie muszą być w stanie utrzymać niskie stężenie tlenu, aby kontrolować swoje komórki macierzyste, a czyniąc to, rozwijać się powoli i w sposób zrównoważony. Przy zbyt dużej ilości tlenu komórki będą się rozwijać, aw najgorszym przypadku, mutują dziko i giną. Nie jest nie do pomyślenia, że ten mechanizm działał wtedy” – podsumowuje Christian J. Bjerrum.
Skamieliny z Omanu
W nowym badaniu naukowcy przeanalizowali próbki skał między innymi z gór Omanu w północnym Omanie. Choć dziś dość wysokie i bardzo suche, góry znajdowały się na dnie morskim podczas gwałtownego rozkwitu różnorodności organizmów w wyniku eksplozji Avalonu.
Naukowcy potwierdzili swoje odkrycia w skamielinach z trzech różnych pasm górskich na całym świecie: gór Oman (Oman), gór Mackenzie (północno-zachodnia Kanada) i obszaru wąwozów Jangcy w południowych Chinach.
Z biegiem czasu glina i piasek z lądu są wypłukiwane do morza, gdzie osadzają się warstwami na dnie morskim. Przechodząc przez te warstwy i badając ich skład chemiczny, naukowcy mogą uzyskać obraz chemii oceanów w określonym czasie geologicznym.
Analizy przeprowadzono przy użyciu izotopów talu i uranu znalezionych w górach, z których naukowcy byli w stanie wydobyć dane, a tym samym obliczyć poziomy tlenu sprzed wielu setek milionów lat.