Τα απολιθώματα Ediacara αποκαλύπτουν την προέλευση της βιομεταλλοποίησης που οδήγησε στην επέκταση της ζωής στη Γη

Η ζωή στη Γη ξεκίνησε από ένα μονοκύτταρο μικρόβιο, ενώ η άνοδος στον πολυκύτταρο κόσμο στον οποίο ζούμε οφείλεται σε μια ζωτικής σημασίας χημική διαδικασία γνωστή ως βιομεταλλοποίηση, κατά την οποία οι ζωντανοί οργανισμοί παράγουν σκληρυμένο ανοργανοποιημένο ιστό, όπως οι σκελετοί. Αυτό το φαινόμενο όχι μόνο προκάλεσε τον μεγάλο αριθμό σχεδίων αμαξώματος που βλέπουμε σήμερα, αλλά είχε επίσης σημαντικό αντίκτυπο στον κύκλο του άνθρακα του πλανήτη.

Στο Εθνικό Πάρκο Tsau Khaeb της Ναμίμπια βρέθηκαν απολιθωμένοι σκελετοί cloudinids (Cloudina), σωληνοειδείς δομές που αποτελούνται από ανθρακικούς κώνους μήκους έως ~1,5 cm, που χρονολογούνται πριν από 551-550 εκατομμύρια χρόνια στην Ediacara. (~635- 538). πριν από εκατομμύρια χρόνια). Ο Δρ Fred Bowyer, από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, και οι συνάδελφοί του ξεκίνησαν να χρησιμοποιήσουν αυτά τα απολιθώματα για να καθορίσουν τη θέση, τον χρόνο και τον λόγο για τον οποίο ξεκίνησε η βιομεταλλοποίηση στη Γη και το μέγεθος της επίδρασής της.

Νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Γράμματα για τη Γη και τις Πλανητικές Επιστήμες συνδυάζει την ανάλυση ιζημάτων με γεωχημικά δεδομένα με τη μορφή ισοτόπων άνθρακα και οξυγόνου (το ίδιο στοιχείο με διαφορετικές ατομικές μάζες) από ασβεστόλιθους στο μέλος Kliphoek, ομάδα Nama. Η ερευνητική ομάδα προτείνει ότι αυτός ο βράχος είχε αποτεθεί κάποτε σε μια ρηχή θάλασσα σε ένα χαμηλό στάδιο πριν από μια περίοδο μετάβασης σε ανοιχτές θαλάσσιες συνθήκες.

Η ομάδα πετρωμάτων Nama θεωρείται μία από τις πιο σημαντικές για την κατανόηση της ακτινοβολίας της ζωής στη Γη στην Κάμβρια (μεταξύ 538 και 485 εκατομμυρίων ετών πριν), που στην καθομιλουμένη ονομάζεται «βιολογική Μεγάλη Έκρηξη».

Κατά τη διάρκεια των εργασιών πεδίου στη Ναμίμπια, τα στρωμνή αεροπλάνα μεταξύ διαδοχικών μονάδων βράχου αποκαλύπτουν τα θαύματα της ιστορίας της ζωής μέσω ιχνοαπολιθωμάτων, τα ίχνη της αρχαίας δραστηριότητας αλλά που δεν διατηρούν ρητά τα υπολείμματα του οργανισμού. Ο Δρ Bowyer προτείνει ότι πρόκειται για δομές που δημιουργούνται από μικρόβια με μαλακό σώμα που βρέθηκαν στο κάτω μέρος της περιοχής μελέτης (μέλος Mara) πριν από τη βιοασβεστοποίηση. Πάνω από αυτό, η ερευνητική ομάδα άρχισε να βλέπει τα πρώτα σημάδια της Cloudina στο μέλος του Kliphoek, διακριτικά κωνικά απολιθώματα με κωνικές δομές φωλιασμένες το ένα μέσα στο άλλο.

Οι γεωχημικές αναλύσεις των ασβεστολιθικών πετρωμάτων ανθρακικού ασβεστίου στα οποία βρίσκονται τα απολιθώματα αποκαλύπτουν την ισοτοπική υπογραφή του άνθρακα (η αναλογία ελαφρύτερου άνθρακα ¹²Γ προς ¹³Γ) και οξυγόνο (^{δεκαέξι}Ω να ¹⁸Ο) ενσωματώνεται στη μοριακή δομή, άρα και στις συνθήκες του θαλάσσιου περιβάλλοντος, καθώς και του πλανήτη συνολικά.

Για παράδειγμα, οι θερμότερες παγκόσμιες θερμοκρασίες ενθαρρύνουν την εξάτμιση του θαλασσινού νερού, συμπεριλαμβανομένου του ισοτοπικά ελαφρύτερου θαλασσινού νερού. ^{δεκαέξι}Ω, αφήνοντας τον ωκεανό εμπλουτισμένο με βαρύτερο ¹⁸Ή να ενώσετε τα ανθρακικά και να δημιουργήσετε ένα θετικό αποτέλεσμα. ¹⁸Σήμα O στο σύνολο δεδομένων.

Εν τω μεταξύ, τα ισότοπα άνθρακα επηρεάζονται από τις ζώνες φωτοσύνθεσης, αναπνοής και ανόδου, καθιστώντας τα λίγο πιο περίπλοκα, αλλά συνολικά, η αυξημένη παραγωγικότητα των ωκεανών από τους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς χρησιμοποιεί το υλικό ελαφρύτερο. ¹²Γ, αφήνοντας τον ωκεανό εμπλουτισμένο ¹³C (θετικό σήμα).

Το σύνολο δεδομένων της Ναμίμπια έχει ανθρακικά παράγωγα. ¹²ΝΤΟ/¹³Αναλογίες C από −7,24 ‰ (μέρη ανά χίλια) έως +2,91 ‰ και ^{δεκαέξι}ΕΙΤΕ/¹⁸Οι λόγοι O από −12,14‰ έως −0,78‰, αυξάνοντας στη στρωματογραφική τομή, ενώ οι μονάδες με Cloudina έχουν σχετικά χαμηλότερο μέσο όρο ¹²ΝΤΟ/¹³Λόγος C -1,19 ‰ και ταλαντούμενος ^{δεκαέξι}ΕΙΤΕ/¹⁸Ή αναλογίες. Ο Δρ Bowyer και οι συνεργάτες του προτείνουν το λιγότερο ¹²ΝΤΟ/¹³αναλογία C και υψηλή ^{δεκαέξι}ΕΙΤΕ/¹⁸Οι αναλογίες O είναι χαρακτηριστικές ενός ημι-περιορισμένου περιβάλλοντος, συνδεδεμένου με τον ωκεανό αλλά πιο κλειστό σε ανοιχτές θαλάσσιες συνθήκες.

Επομένως, τα γεωχημικά δεδομένα υποδεικνύουν ότι το Cloudina προήλθε σε περιβάλλον χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο με περιόδους αξιοσημείωτα αυξημένης οξυγόνωσης και ότι δεν επρόκειτο για παρατεταμένη οξυγόνωση με αποτέλεσμα την εμφάνιση σκελετών. Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα προτείνει ότι ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις ανθρακικού στον ωκεανό ήταν απαραίτητες για να υπερκορεσθεί το περιβάλλον από το οποίο η Cloudina σχημάτισε την ασβεστοποιημένη δομή της.

Αυτό ήταν το αποτέλεσμα μιας περιόδου θαλάσσιας παραβίασης, όταν η ακτή μετατοπίστηκε προς την ξηρά, έτσι ώστε η περιοχή μελέτης γνώρισε ρηχές ενδοπαλιρροϊκές συνθήκες σε μια λεκάνη εξάτμισης για το μέλος Mara, πριν η στάθμη της θάλασσας ανέβει όλο και περισσότερο με την εναπόθεση ψαμμίτη και ασβεστιτικών ιζημάτων στο ρηχά ανοιχτά νερά. θαλάσσιες συνθήκες του μέλους Kliphoek.

Κατά τη διάρκεια της επακόλουθης πτώσης της στάθμης της θάλασσας, αυτά τα ανοιχτά θαλάσσια ανθρακικά εναποτέθηκαν πάνω από μια οξειδοαναγωγική κλίνη, ένα στρώμα που παρουσιάζει σημαντικές διαφορές στην οξυγόνωση του νερού πάνω και κάτω, επιτρέποντας τη βιομεταλλοποίηση του Cloudina.

Μαζί με προηγούμενες έρευνες, αυτή η μελέτη υποστηρίζει την πρόταση ότι η Cloudina και παρόμοια μικροχλωρίδα ήταν ευκαιριακά αποικιστές περιόδων αναπνοής μικρής διάρκειας κατά τη διάρκεια της οξυγόνωσης υπό κατά τα άλλα σχετικά ανοξικές συνθήκες, σε συνδυασμό με ταλαντώσεις στο επίπεδο της θάλασσας. Κατά συνέπεια, η εξελικτική καινοτομία της σκελετονοποίησης μπορεί στην πραγματικότητα να οφείλεται στην αστάθεια του θαλάσσιου περιβάλλοντος.

© 2023 Red Ciencia X