Dam afskum forklarer udviklingen af ​​de første dyr

Mikrobielle måtter, der eksisterede på havbunden før den kambriske eksplosion, gav grundlaget for, at det tidlige dyreliv kunne opstå, ny forskning, der ser på sporfossiler fra det tidlige liv, har fundet.

Da Charles Darwin skrev Om arternes oprindelse og i årtier derefter, videnskabsmænd tilskrev begyndelsen af ​​dyrelivet til Kambrium, til sidst fastgjort til omkring 540 millioner år siden, da trilobitter og andre flercellede organismer dukkede op inden for en relativt kort tidsramme.

I de seneste år, imidlertid, forbløffende kompleksitet er blevet opdaget i perioden lige før fremkomsten af ​​den kambriske eksplosion, revision af det videnskabelige syn på oprindelsen af ​​de mest komplekse, flercellet liv på Jorden.

"Da vi kommer til Kambrium - som har meget mere velkendte organismer - var meget af udviklingen allerede sket på Jorden, " siger palæobiolog Mary Droser ved NASA Astrobiology Institute ved University of California, Riverside.

Droser er hovedforfatter til et nyligt offentliggjort papir i Annual Review of Earth and Planetary Sciences, der beskriver de forhold, der førte til fremkomsten af ​​de tidligste dyr i den sene Ediacaran-periode (en æra, der varede fra 635 til 540 millioner år siden) prækambrium, og evolutionens stadier, der førte til deres dominans. Klassificering har vist sig at være vanskelig for blød krop Ediacara biota, da deres rester er indkapslet i nogle af de ældste klipper på planeten. Imidlertid, forene egenskaber som flercellethed, bilaterale kropsformer og bevægelse for at finde mad er dukket op i de senere år. Droser sagde, at det var tid til at kompilere og syntetisere den offentliggjorte forskning om emnet.

Selvom videnskabsmænd i vid udstrækning har krediteret Ediacaran for at huse tidligt dyreliv, forskere fokuserede hovedsageligt på fossile aftryk af enkelte eksemplarer. Droser og hendes kolleger, James Gehling og Lidya Tarhan, tog en anden tilgang ved at undersøge mikrobielle teksturer, bevis på mobilitet og artssammenslutninger blandt fossile senge for at indsamle spor om deres økologi og evolution.

Ved at studere, hvordan og hvorfor tidlige dyr slog sig ned eller flyttede, videnskabsmænd kan få et indblik i livet for disse længe forsvundne dyr og de tilpasninger, de plejede at overleve, herunder hvilke slags overflader de koloniserede, og hvordan de rejste og spiste.

"En af de ting, vi ser på, er bevis på mobilitet, i modsætning til organismen selv, " sagde Droser.

En masse mobil information kan findes om Ediacaran i sporfossiler, i form af "fodspor" efterladt af dyrene, når de bevægede sig og interagerede med det omgivende miljø frem for deres faktiske kropsdele.

"Vi ser ikke kun på de smukke fossiler, men alt, hvad der er der, " siger Droser. "Det er at se på de mærkelige og usædvanlige ting, der faktisk giver meget af indsigten."

Rodlignende ankre, der fastgjorde havviftelignende organismer til substratet, skrabemærker efterladt af bløddyrlignende algeædere, og minegrave efterladt af ormelignende dyr er alle eksempler på de spor, disse uddøde skabninger efterlod.

Før rovdyr var allestedsnærværende, sedimentblandere og nedbrydere, det, der ophobes på havbunden, var ikke kun organisk materiale, der faldt til havbunden, men også slimlignende lag af mikrober, der lagde sandbunden, kaldet mikrobielle måtter. "Tænk damskum, " siger Droser.

Omfanget og mangfoldigheden af ​​mikrobielle måtter, der fungerede som fodfæste for Ediacara biota, ville vise sig endnu mere afgørende for økologien i disse gamle levesteder. Måtterne tilbød en alternativ vej fra den frit svævende livsstil af mikroskopiske alger og bakterier som noget for de nye og driftige arter at knytte sig til eller fodre fra på en skiftende havbund. Stabiliteten og miljøkompleksiteten fra de klæbrige måtter gjorde, at den omfattende havbund kunne beboes.

Udseendet, diversificering, og udviklingen af ​​Ediacara biota er uløseligt forbundet med disse måtter. Forskere har fundet ud af, at med fremkomsten af ​​komplekse dyr kommer fremskridt i selve mikrobielle måtter, afsløre det økologiske samspil mellem arterne, siger Droser.

Fremkomsten af ​​mobile taxa spillede den afgørende rolle med at kolonisere andre måtter efter store forstyrrelser, såsom store storme, derved forhindres total udslettelse af samfundet. Mobile og immobile dyr udnyttede de teksturelle kvaliteter af måtterne, der repræsenterede forskellige mikrobebryg, fra mikrobiel ophobning af sediment til ujævne strukturer, der ligner "elefanthud" eller "bobletog".

Mikrobielle teksturer er en proxy til at forstå, hvordan sedimenter, mikroorganismer og makroorganismer interageret for at producere konsorter af dyr, eller samlinger, findes i regelmæssig forening på tværs af fossile senge. Ediacarans stratigrafiske optegnelse viser tre forskellige grupper af dyr, der opstod successivt - Avalon, Hvidehavet og Nama-samlinger - hver med deres egne strategier til at udnytte deres skiftende miljø, spredte sig og derefter aftage, før mange mødte evolutionære blindgyder.

Ediacaran, fyldt med eksplosiv mangfoldighed, så den første fremkomst af succesrige bilaterale dyr, der senere ville give anledning til Jordens første hvirveldyr, mobilitet, tidlige bløddyr, skeletter, plantelignende reproduktion og befolkningskampe såsom konkurrence om ressourcer og plads, som alle er vitale komponenter i moderne dyreøkosystemer i dag.

"Vi vil hævde, at begyndelsen af ​​dyrelivet, som vi kender det, begynder i prækambrium, " siger Droser. "Når du kommer til Kambrium, alle de store grupper er etableret."

Droser sagde, at undersøgelse af økologien og evolutionen før den kambriske eksplosion giver nøgleindsigt i, hvordan de tidlige stadier af evolutionen af ​​komplekst liv kan udspille sig på andre planeter.

"Det er meget billigere og nemmere at gå tilbage i tiden på vores egen planet og spørge, Droser siger, "Hvordan interagerede atmosfæren og havets kemi med naturen af ​​prokaryoter, eukaryot og flercellet evolution for at producere en planet med dette komplekse grønne afskum omkring sig?"

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.