Geomikrobiolog z Washington University w St. Louis zaproponował, że ewolucja jest główną siłą napędową wczesnego rozwoju Ziemi, a nie procesami fizycznymi, takimi jak tektonika płyt.
Dr Carrine Blank, asystent profesora geomikrobiologii na Uniwersytecie Waszyngtońskim na Wydziale Nauk o Ziemi i Planetarnych w sztuce i nauce, badając sinice - bakterie wykorzystujące światło, wodę i dwutlenek węgla do produkcji tlenu i biomasy - stwierdził, że gatunki zaczęły swoją działalność na Ziemi w systemach słodkowodnych na kontynentach i stopniowo ewoluowały, by istnieć w słonawych środowiskach wodnych, a następnie w wyższych słonych, morskich i hipersolnych (skorupa solna).
Sinice są organizmami, które dały początek chloroplastom, fabryce tlenu w komórkach roślinnych. Pół miliarda lat temu sinice wyprzedzały bardziej złożone organizmy, takie jak rośliny wielokomórkowe, i funkcjonowały w świecie, w którym poziom tlenu w biosferze był znacznie niższy niż obecnie. W ciągu swojej bardzo długiej żywotności cyjanobakterie rozwinęły system, aby przetrwać w stopniowo rosnącym środowisku utleniającym, co zainteresowało wielu badaczy.
Blank jest w stanie wyciągnąć swoją hipotezę z drzew genealogicznych, które rysuje z sinic. Jej obserwacje prawdopodobnie wywołają debatę wśród biologów i geologów badających jedną z najbardziej kontrowersyjnych epok Ziemi - około 2,1 miliarda lat temu, kiedy sinice po raz pierwszy powstały na Ziemi. Był to czas, gdy atmosfera ziemska miała niesamowity, tajemniczy i niewytłumaczalny wzrost tlenu, od bardzo niskich poziomów do 10 procent tego, co jest dzisiaj. Były trzy - niektórzy twierdzą cztery - globalne zlodowacenia, a zapis kopalny odzwierciedla znaczną zmianę w liczbie organizmów metabolizujących siarkę oraz znaczną zmianę w cyklu obiegu węgla.
„Pytanie brzmi: dlaczego?” powiedział Blank.
„Moim wkładem jest próba znalezienia ewolucyjnych wyjaśnień tych głównych zmian. W tym czasie istniało wiele ruchów ewolucyjnych u sinic, a bakterie miały wpływ na rozwój Ziemi. Geolodzy w przeszłości polegali na zdarzeniach geologicznych podczas przejść, które wywołały zmianę, ale twierdzę, że wiele z tych rzeczy może mieć charakter ewolucyjny ”.
Blank przedstawiła swoje badania na dorocznym spotkaniu Geological Society of America, które odbyło się w dniach 7-10 listopada w Denver.
Odkrycie, że sinice najpierw pojawiły się w jeziorach lub strumieniach słodkiej wody, jest sprzeczne z intuicją.
„Większość ludzi zakłada, że cyjanobakterie pochodzą ze środowiska morskiego - w końcu są one nadal ważne dla środowisk morskich, więc musiały być zawsze” - powiedział Blank. „Kiedy zaczęły pojawiać się sinice, nie było osłony ozonowej, więc światło UV zabiłoby większość rzeczy. Musieli albo wymyślić sposoby radzenia sobie ze światłem UV - i istnieją dowody na to, że wytwarzali pigmenty pochłaniające promieniowanie UV - lub znaleźć sposoby uprawy pod osadami, aby uniknąć światła. ”
Aby zbadać ewolucję sinic, Blank sporządził drzewo szkieletowe, używając wielu genów z sekwencji całego genomu. Dodatkowe gatunki dodano do drzewa za pomocą genów rybosomalnego RNA. Charaktery morfologiczne, na przykład obecność lub brak osłonki, wzrost jednokomórkowy lub strzępkowy, obecność lub brak heterocyst? grubościenna komórka występująca w odstępach? zostały zakodowane i zmapowane na drzewie. Rozkład cech porównano z cechami znalezionymi w zapisie kopalnym.
Sinice pojawiające się około dwóch miliardów lat temu stawały się złożonymi drobnoustrojami o większej średnicy komórek niż wcześniejsze grupy - co najmniej 2,5 mikrona. Drzewo Blanka pokazuje, że kilka cech morfologicznych powstało niezależnie w wielu liniach, w tym struktura pochewki, nitkowaty wzrost, zdolność do wiązania azotu, termofilia (zamiana ciepła), ruchliwość i zastosowanie siarczku jako donora elektronów.
„Będziemy potrzebować wielu analiz zapisu mikro-kopalnego przez poważnych paleobiologów, aby zobaczyć, jak brzmi ta hipoteza” - powiedział Blank. „Ten przedział czasowy jest jedną z największych zagadek zarówno dla biologów, jak i geologów. W zapisie geologicznym dzieje się wtedy wiele rzeczy. ”
Oryginalne źródło: WUSTL News Release
