Bakteriel blomstring, da jorden optøede

For omkring 650 millioner år siden, Jorden trådte ind i den marinoanske istid, der så hele planeten fryse. "Sneboldjorden" hæmmede livets udvikling. Men da det varmede, det biotiske liv begyndte at blomstre. Et forskerhold fra Tohoku University har analyseret stenprøver fra Kina for at fortælle os mere om denne overgang.

Nogle forskere antager, at iskapper indhyllede jorden under den marinoanske istid (650-535 millioner år siden) i det, der kaldes "Snowball Earth". Istiden påvirkede også havenes klima og kemiske sammensætning, begrænse udviklingen af ​​det tidlige liv. Endnu, som jorden varmede, og Ediacaran -perioden gik op, biotiske liv begyndte at udvikle sig.

Et forskerhold fra Tohoku University har afsløret mere om den evolutionære proces af Marinoan-Ediacaran overgangen. Brug af biomarkørbeviser, de afslørede mulig fotosyntetisk aktivitet under den marinoanske istid. Dette blev efterfulgt af fotosyntetiske organismer og bakterier, der gik ind i en periode med lav produktivitet. Imidlertid, da eukaryoter ekspanderede i den tidlige Ediacaran-periode, de blomstrede.

Dr. Kunio Kaiho, som var medforfatter til et papir sammen med Atena Shizuya, sagde, "Vores fund hjælper med at tydeliggøre udviklingen af ​​primitive til komplekse dyr i kølvandet på Snowball Earth." Deres papir online blev offentliggjort i tidsskriftet Global and Planetary Change den 8. august, 2021.

Den sene neoproterozoiske æra (650-530 millioner år siden) var vidne til en af ​​de mest alvorlige istider i Jordens 4,6 milliarder år lange historie. Forskere mener, at iskapper dækkede hele jorden siden glaciogene enheder, såsom is-flådeaffald, er distribueret globalt. Overlejring af disse glaciogene formationer er cap-carbonater. Disse udfældes under varme forhold og tyder derfor på, at ismiljøet hurtigt ændrede sig til et drivhusmiljø.

Snowball Earth-hypotesen hævder, at den atmosfæriske kuldioxidkoncentration styrede ændringen fra en frossen tilstand til en isfri tilstand. Indlandsdækkede oceaner forhindrede opløsningen af ​​kuldioxid i havvand under den marinoiske istid, betyder drivhusgaskoncentration, udsendes af vulkansk aktivitet, steg gradvist. Da den ekstreme drivhuseffekt trådte ind, gletschere smeltede og overskydende kuldioxid udfældede på glaciogene sedimenter som cap-carbonater.

Mens Snowball Earth-teorien forklarer de brede fordelinger af glaciale formationer, den formår ikke at kaste lys over levende organismers overlevelse. For at modvirke dette, nogle forskere hævder, at sedimentære organiske molekyler, et molekylært ur, og fossiler fra den sene neoproterozoikum er bevis på, at primitive eukaryoter såsom svampe overlevede denne alvorlige istid. Alternative modeller foreslår også, at der eksisterede et isfrit åbent hav under istiden og fungerede som en oase for havlivet.

Men hvad man forstår er, at den marinoiske istid og den efterfølgende ekstreme klimatiske overgang sandsynligvis havde en markant indvirkning på biosfæren. Kort efter istiden, den lantiske biota, de tidligst kendte komplekse makroskopiske flercellede eukaryoter, opstået. Den lantiske biota omfatter makrofossiler, der er fylogenetisk usikre, men morfologisk og taksonomisk forskellige. I mellemtiden, præ-marinoanske arter har enkle kropsplaner med begrænset taksonomisk variation.

Bakterier og eukaryote biomarkører viser, at bakterier dominerede før istiden, hvorimod forhold mellem steraner og hopaner illustrerer, at eukaryoter dominerede lige før det. Imidlertid, forholdet mellem biosfæreændringerne og den marinoiske istid er uklart.

I 2011 Kaiho og hans team rejste til Three Gorges, Kina under vejledning af China University of Sciences Dr. Jinnan Tong for at tage sedimentære stenprøver fra de dybere udspring af marine sedimentære sten. Fra 2015 og frem Shizuya og Kaiho analyserede biomarkører for alger, fotosyntetisk aktivitet, bakterie, og eukaryoter fra stenprøverne.

De fandt fotosyntetisk aktivitet baseret på n-C17 + n-C19-alkaner for alger og pristane + phytan under den marinoanske istid. Hopaner i den tidlige og sene karbonataflejring viste, at fotosyntetiske organismer og andre bakterier gik ind i en tilstand med lav produktivitet, før de kom sig. Og steraner fra carbonater og muddersten efter cap -carbonataflejringen fra den tidlige Ediacaran -periode indikerede ekspansion af eukaryoter. Udvidelsen af ​​eukaryoter svarede til, at den lantiske biota var morfologisk forskelligartet sammenlignet med præ-marinoiske arter.

Kaiho mener, at vi er et skridt tættere på at forstå den evolutionære proces, der fandt sted før og efter Snowball Earth. "Det miljømæssige stress af lukkede havmiljøer for atmosfæren efterfulgt af høje temperaturer omkring 60°C kan have produceret mere komplekse dyr i kølvandet." Deres resultater viser, at bakteriel genopretning gik forud for eukaryotes dominans.

Kaihos team foretager yderligere undersøgelser for at tydeliggøre forholdet mellem klimaændringer og biosfære andre steder. De studerer også forholdet mellem atmosfæriske iltforøgelser og dyrs udvikling fra den sene kryogeniske til den tidlige cambrium (650 til 500 millioner år siden).