Menu
Nejstarší známky života na mladé Zemi, přibližně před 3,5 miliardami let, pocházejí zpravidla z oceánu v podobě zkamenělých mikrobů ve starých horninách. Nyní vědci pracující v Barbertonském zeleném kamenném pásu v Jihoafrické republice – kde se zachovaly jedny z nejstarších hornin na Zemi – našli důkazy o pozemském mikrobiálním životě, jehož stáří odhadují na přibližně 3,22 miliardy let. Výsledky, které byly dnes (23. července) zveřejněny v časopise Nature Geosciences, představují nejstarší dosud objevené známky suchozemského života na naší planetě
„Tato práce představuje nejstarší a nejméně nejednoznačnou práci, kterou máme zatím k dispozici, že život na souši existoval již před 3,2 miliardami let,“ píše v e-mailu pro časopis The Scientist Kurt Konhauser, profesor věd o Zemi a atmosféře na Albertské univerzitě v Kanadě, který se na práci rovněž nepodílel.
Výzkumníci našli další fosilní důkazy nejstaršího mikrobiálního života v mělkých mořských usazeninách, což podporuje převládající teorii, že před 3 miliardami let tvořily většinu Země oceány protkané sopečnými ostrovy. Důkazy o životě na souši se zatím hledají obtížněji. Částečně je to způsobeno tím, že staré mořské horniny se zdají být lépe zachovalé než suchozemské sedimenty. Podle Martina Homanna, postdoktoranda z Evropského institutu pro mořská studia (IUEM) ve francouzském Brestu, je dalším problémem to, že velmi staré suchozemské sedimenty je také obtížné odlišit od mořských, protože takzvané indexové fosilie – které pomáhají určit prostředí a datovat horniny – z tohoto raného období historie Země neexistují.
Podle autorů studie byly dosud nejstarší viditelné zkamenělé pozůstatky mikrobů na souši staré asi 2,7 miliardy let, nalezené na jiném místě z Barbertonského zeleného pásu v Jižní Africe a také v Austrálii. Ve studii publikované v loňském roce vědci analyzovali horniny, které interpretovali jako horké prameny v oblasti Pilbara v západní Austrálii. Ačkoli tato práce podle Konhausera naznačuje, že některé sopky staré 3,5 miliardy let mohly být na pevnině, současná studie je definitivní v tom, že ukazuje, že před 3,2 miliardy let došlo k rozsáhlému obnažení kontinentální kůry na zemském povrchu.
Pro současnou studii se Homann a jeho kolegové zaměřili na staré sedimentární horniny, známé jako Moodies Group, v Barberton Greenstone Belt, u nichž geologové již dříve prokázali, že jsou přibližně 3.22 miliard let. Tým zde odhalil tzv. zkamenělé mikrobiální rohože – skládají se převážně z otisků bakterií a archeí a patří mezi nejstarší dochované formy života. Během života na rané Zemi se tyto rohože mikrobiálních společenstev prolínaly a nabalovaly na sebe sedimentární horniny tvořené zaoblenými kameny různých velikostí, které geologové nazývají konglomerát.
Tým nejprve podrobně analyzoval a popsal polohu těchto hornin a porovnal je se současnými horninami, aby pochopil, jak se pohybovaly, tvořily a zachovaly. Badatelé dospěli k závěru, že rohože tvořící mikroby jsou původní hostitelskou horninou a součástí toho, co bylo kdysi dávnou říční deltou.
„Jsou to dobrá data, která skutečně ukazují, že tyto zkamenělé mikrobiální rohože pocházejí ze suchozemského prostředí,“ říká Dominic Papineau, který studuje vznik a vývoj života v Londýnském centru pro nanotechnologie na University College London a který se na studii nepodílel.
Výzkumníci poté analyzovali izotopy organického uhlíku i dusíku v těchto fosilizovaných pozemských mikrobiálních rohožích a porovnali profily s izotopy získanými z nedalekých fosilizovaných mořských mikrobiálních rohoží. Hodnoty izotopů uhlíku i dusíku ze suchozemských a mořských vzorků se od sebe navzájem lišily, což naznačuje, že v metabolismu mikrobů v oceánu existují rozdíly oproti těm na souši.
„Již v době před 3,2 miliardami let vidíme důkazy o rozdílech v mikrobiálních společenstvech tvořících rohože, což naznačuje, že některé z nich byly pravděpodobně lépe přizpůsobeny životu v oceánu než na souši,“ říká Homann.
Významnou otázkou pro vědce je, zda již na rané Zemi mohly existovat lokální kapsy volného kyslíku v atmosféře, která jej obecně postrádala. Většina moderních mikrobiálních rohoží je tvořena sinicemi, které vytvářejí kyslík jako vedlejší produkt svého metabolismu (oxygenní fotosyntéza) a předpokládá se, že byly zodpovědné za hromadění kyslíku v zemské atmosféře. „Zdejší data nedokážou rozlišit, zda tyto mikroorganismy vytvářely kyslík svou fotosyntézou, nebo prováděly anoxygenní fotosyntézu,“ říká Papineau.
Hodnoty izotopů dusíku, které odrážejí poměr nejhojnějšího dusíku-14 a vzácnějšího a těžšího dusíku-15, byly u suchozemských mikrobiálních rohoží pozitivnější než u mořských vzorků. To Homannovi a jeho kolegům naznačilo, že pevnina před 3,2 miliardami let obsahovala atmosférické dusičnany. Další možností, jak mohly tyto pozitivní hodnoty dusíku vzniknout, by bylo, kdyby před 3,22 miliardami let existoval atmosférický kyslík, což je podle autorů studie méně pravděpodobné, protože by to znamenalo, že již existovaly sinice produkující kyslík, pro což v současné době není dostatek důkazů.
Pro Konhausera by bylo zajímavé hlouběji prozkoumat zdroj dusičnanů ve vzorcích a zjistit, zda mohly skutečně pocházet z atmosféry nebo prostřednictvím tvorby kyslíku z dávných fotosyntetických bakterií. „Zdá se, že struktura a izotopové složení mikrobiálních rohoží rozhodně naznačují přítomnost fotosyntetických mikrobů existujících již na souši,“ píše Konhauser. Dodává, že pokud byly dusičnany skutečně tvořeny mikroby v rohožích, pak možná v této rané fázi historie Země existovaly sinice produkující kyslík.
M. Homann a kol, „Microbial life and biogeochemical cycling on land 3,220 million years ago,“ Nature Geosciences, doi.org/10.1038/s41561-018-0190-9, 2018.
Oprava (23. července): Odhad vzniku života na souši je o 500 milionů let starší, než bylo dříve prokázáno, nikoliv o 500 000 milionů let. The Scientist za tuto chybu lituje.
Oprava (25. července): Ve druhém odstavci je slovo „nejednoznačný“, nikoliv „jednoznačný“. The Scientist této chyby lituje.