Yaşamın evrimini yeniden tanımlayan mikrofosillerin keşfi

Batı Avustralya’da bulunan mikrofosiller, Büyük Oksidasyon Olayı sırasında yaşamın karmaşıklığında büyük bir sıçrama olduğunu ve algler gibi karmaşık organizmaların erken evrimine işaret ediyor.

Uluslararası bilim insanlarından oluşan bir ekibe göre, Batı Avustralya’dan gelen mikrofosiller, Dünya atmosferi ve okyanuslarındaki oksijen artışıyla aynı zamana denk gelen yaşamın karmaşıklığında bir sıçramayı yakalayabilir.

Sonuçlar dergide yayınlandı JeolojiBu görüntü, kabaca 2,4 milyar yıl önce Dünya’daki oksijen konsantrasyonunun arttığı ve gezegenin yüzeyini temelden değiştirdiği Büyük Oksidasyon Olayı’na nadir bir pencere sunuyor. Bilim insanları bu olayın kitlesel bir yok oluşa yol açtığına ve daha karmaşık yaşamın evrimine kapı açtığına inanıyor, ancak yeni mikrofosiller keşfedilmeden önce fosil kayıtlarında çok az doğrudan kanıt bulunuyordu.

Mikrofosiller burada gösterildiği gibi siyah çakmaktaşı içinde bulunur. Kredi bilgileri: Erica Barlow

Çevresel değişimi karmaşık yaşamla ilişkilendiren ilk doğrudan kanıt

Penn State Yer Bilimleri Bölümü’nde doçent araştırma profesörü olan ilgili yazar Erica Barlow, “Gösterdiğimiz şey, büyük bir oksidasyon olayı sırasında değişen çevreyi yaşamın artan karmaşıklığına bağlayan ilk doğrudan kanıttır” dedi. “Bu hipotez olarak öne sürülen bir şey ama fosil kayıtlarında test edemediğimiz çok az şey var.”

Modern organizmalar ve alglerle karşılaştırıldığında

Bilim adamları, modern organizmalarla karşılaştırıldığında mikrofosillerin, büyük oksidasyon olayından önce var olan daha basit prokaryotik yaşamdan (örneğin bakteri gibi organizmalar) bir alg türüne daha çok benzediğini söyledi. Algler, diğer tüm bitki ve hayvanlar gibi, hücreleri zarla çevrili bir çekirdek içeren daha karmaşık organizmalar olan ökaryotlardır.

Bilim adamları, mikrofosillerin ökaryotik organizmalar tarafından bırakılıp bırakılmadığını belirlemek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu, ancak bu olasılığın önemli sonuçlar doğuracağını söyledi. Bu, ökaryotik mikrofosil kayıtlarını 750 milyon yıl geriye itecektir.

Araştırmacıların çalışmalarını yürüttüğü Batı Avustralya’daki dağlık bir bölge olan Hammersley Sıradağları. Kredi bilgileri: Erica Barlow

Barlow, “Mikrofosiller, Volvocaceae adı verilen modern bir aileye dikkate değer bir benzerlik taşıyor” dedi. “Bu, fosilin erken bir ökaryotik fosil olabileceğini gösteriyor. Bu büyük bir iddia ve daha fazla çalışma gerektiren bir şey, ancak topluluğun üzerine inşa edebileceği ve test edebileceği heyecan verici bir soruyu gündeme getiriyor.”

Barlow, fosilleri içeren kayayı Avustralya’daki New South Wales Üniversitesi’nde (USNW) lisans araştırmasını yaparken keşfetti ve mevcut çalışmayı UNSW’deki doktora çalışmasının bir parçası olarak ve ardından Penn State’de doktora sonrası araştırmacı olarak çalışırken yürüttü.

Çıkarımlar ve gelecekteki araştırmalar

Penn State’den yer bilimleri profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Christopher House, “Bu spesifik fosiller son derece iyi korunmuş durumda; bu da onların morfolojileri, bileşimleri ve karmaşıklıklarının birleşik bir şekilde incelenmesine olanak sağladı” dedi. “Sonuçlar milyarlarca yıl önce değişen biyosfere büyüleyici bir pencere açıyor.”

Bilim insanları, mikrofosillerin kimyasal bileşimini ve karbon izotopik bileşimini analiz etti ve karbonun canlı organizmalar tarafından oluşturulduğunu belirleyerek yapıların gerçekten biyolojik fosil olduğunu doğruladı. Ayrıca mikroorganizmaların yaşam alanı, üremesi ve metabolizması hakkında da bilgiler ortaya çıkardılar.

Barlow, örnekleri büyük oksidasyon olayından önceki mikrofosillerle karşılaştırdı ve benzer organizmalar bulamadı. Bulduğu mikrofosillerin daha büyük olduğunu ve daha karmaşık hücre dizilimlerine sahip olduğunu söyledi.

Barlow, “Kayıtlar bir yaşam dalgasını ortaya koyuyor gibi görünüyor; bulduğumuz bu fosilleşmiş yaşamın çeşitliliğinde ve karmaşıklığında bir artış var” dedi.

Barlow, modern organizmalarla karşılaştırıldığında mikrofosillerin alg kolonileriyle açık benzerliklere sahip olduğunu söyledi; bunlar arasında hem koloninin hem de tek tek hücrelerin şekli, boyutu ve dağılımı ile hem hücre hem de koloni etrafındaki zarlar yer alıyor.

Barlow, “İlginç bir benzerlikleri var ve bu karşılaştırma yöntemine göre bu fosillerin nispeten karmaşık olduğunu söyleyebiliriz” dedi. “Fosil kayıtlarında buna benzer bir şey yok ama modern alglerle çarpıcı benzerlikler taşıyor.”

Dünya ve ötesindeki yaşamı anlamak için daha geniş çıkarımlar

Bilim adamları, bulguların, Dünya’nın erken dönemlerinde karmaşık yaşamın oluşmasının ne kadar zaman aldığına (yaşamın tartışmasız en eski kanıtı 3,5 milyar yaşındadır) ve araştırmanın güneş sisteminin başka yerlerindeki yaşam hakkında neler ortaya çıkarabileceğine dair ipuçları içerdiğini söyledi.

Barlow, “Sanırım bu kadar büyük ve karmaşık, Dünya’daki yaşamın tarihinde nispeten erken bir dönemde bulunan bir fosil bulmak, sizi meraklandırıyor; eğer başka bir yerde yaşam bulursak, bu sadece prokaryotik bakteriyel yaşam olmayabilir” dedi. . “Daha karmaşık bir şeyin korunmuş olması ihtimali olabilir; hâlâ mikroskobik olsa bile, biraz daha yüksek düzeyde bir şey olabilir.”

Referans: Erica V. Barlow, Christopher H. House, Ming-Chang Liu ve Maxwell T. Witherington ve Martin J. Van Kranendonck, 6 Ekim 2023, Jeoloji.
doi: 10.1111/gbi.12576

Penn State’te kadrolu bilim insanı olan Maxwell Witherington da katkıda bulundu; Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndan bilim adamı Ming Chang Liu; ve Avustralya’daki New South Wales Üniversitesi’nde profesör olan Martin Van Kranendonck.

Avustralya Araştırma Konseyi, NASA Ulusal Bilim Vakfı bu çalışma için fon sağladı.