Menü
A fiatal Földön, mintegy 3,5 milliárd évvel ezelőtt az élet legkorábbi jelei általában az óceánból származnak, az ősi kőzetekben megkövesedett mikrobák formájában. Most a dél-afrikai Barberton zöldkőövezetben dolgozó tudósok – ahol a Föld legrégebbi kőzeteit őrzik – szárazföldi mikrobiális életre utaló bizonyítékokat találtak, amelyek becslésük szerint körülbelül 3,22 milliárd évesek. A Nature Geosciences című szaklapban ma (július 23-án) közzétett eredmények a bolygónkon eddig felfedezett szárazföldi élet legrégebbi jeleit jelentik
“Ez a munka az eddigi legrégebbi és legkevésbé kétértelmű munkánk arról, hogy már 3,2 milliárd évvel ezelőtt is létezett élet a szárazföldön” – írja a The Scientistnek küldött e-mailben Kurt Konhauser, a kanadai Albertai Egyetem föld- és légkörkutató professzora, aki szintén nem vett részt a munkában.
A kutatók több fosszilis bizonyítékot találtak a legkorábbi mikrobiális életre sekély, tengeri lerakódásokban, ami alátámasztja azt az uralkodó elméletet, hogy 3 milliárd évvel ezelőtt előtt a Föld nagy része vulkanikus szigetekkel tarkított óceánokból állt. A szárazföldi életre eddig nehezebb volt bizonyítékot találni. Ennek részben az az oka, hogy az ősi tengeri kőzetek jobban megőrződtek, mint a szárazföldi üledékek. Martin Homann, a franciaországi Brestben működő Európai Tengeri Tanulmányok Intézetének (IUEM) posztdoktora szerint a másik probléma az, hogy a nagyon régi szárazföldi üledékeket azért is nehéz megkülönböztetni a tengeri üledékektől, mert az úgynevezett indexkövületek – amelyek segítenek a környezet meghatározásában és a kőzetek datálásában – nem léteznek a Föld történetének e korai időszakából.
A tanulmány szerzői szerint a szárazföldi mikrobák korábban látható legrégebbi megkövesedett maradványai mintegy 2,7 milliárd évesek voltak, amelyeket a dél-afrikai Barberton zöldkőövétől eltérő helyen, Ausztráliában is találtak. Egy tavaly közzétett tanulmányban a kutatók olyan kőzeteket elemeztek, amelyeket forró forrásokként értelmeztek a nyugat-ausztráliai Pilbara régióban. Bár az a tanulmány Konhauser szerint azt sugallja, hogy néhány 3,5 milliárd éves vulkán lehetett a szárazföldön, a mostani tanulmány határozottan azt mutatja, hogy 3,2 milliárd évvel ezelőtt kiterjedt kontinentális kéreg volt a Föld felszínén.
A jelenlegi tanulmányhoz Homann és kollégái a Barberton Greenstone Beltben található, Moodies Group néven ismert ősi üledékes kőzetekre összpontosítottak, amelyekről a geológusok korábban kimutatták, hogy mintegy 3.22 milliárd évesek. Ott a csapat úgynevezett megkövesedett mikrobiális szőnyegeket fedezett fel – ezek főként baktériumok és archaea lenyomataiból állnak, és az élet legkorábbi fennmaradt formái közé tartoznak. Miközben a korai Földön éltek, ezek a mikrobiális közösségi szőnyegek egymásra rétegződtek, és különböző méretű, lekerekített kövekből álló üledékes kőzetbe tömörültek, amelyet a geológusok konglomerátumnak neveznek.
A kutatócsoport először részletesen elemezte és leírta a kőzetek helyzetét, és összehasonlította ezeket a jelenlegi kőzetalakzatokkal, hogy megértse, hogyan mozogtak, hogyan alakultak ki és hogyan maradtak fenn. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a szőnyegképző mikrobák őshonosak voltak a befogadó kőzetben, és egykor egy ősi folyódelta részei voltak.
“Ezek jó adatok, amelyek valóban azt mutatják, hogy ezek a megkövesedett, mikrobiális szőnyegek szárazföldi környezetből származnak” – mondta Dominic Papineau, aki az élet eredetét és evolúcióját tanulmányozza a University College London Nanotechnológiai Központjában, és aki nem vett részt a tanulmányban.
A kutatók ezután elemezték mind a szerves szén-, mind a nitrogénizotópokat ezekben a megkövesedett szárazföldi mikrobiális szőnyegekben, és összehasonlították a profilokat a közeli megkövesedett tengeri mikrobiális szőnyegekből kinyert izotópokkal. Mind a szárazföldi, mind a tengeri mintákból származó szén- és nitrogénizotóp-értékek különböztek egymástól, ami arra utal, hogy az óceáni mikrobák anyagcseréje különbözik a szárazföldi mikrobákétól.
“Már 3,2 milliárd évvel ezelőtt bizonyítékot látunk a szőnyegképző mikrobaközösségek közötti különbségekre, ami arra utal, hogy egyesek valószínűleg jobban alkalmazkodtak az óceáni élethez, mint a szárazföldön” – mondja Homann.
A tudósok egyik fő kérdése az, hogy a korai Földön lehetett-e már szabad oxigén helyi zónái az általában hiányzó légkörben. A legtöbb modern mikrobiális szőnyeg cianobaktériumokból áll, amelyek anyagcseréjük melléktermékeként (oxigénes fotoszintézis) oxigént termelnek, és feltehetően ők voltak felelősek az oxigén felhalmozódásáért a Föld légkörében. “Az itteni adatok nem tudják megkülönböztetni, hogy ezek a mikroorganizmusok fotoszintézisük révén termeltek-e oxigént, vagy anoxigén fotoszintézist végeztek” – mondja Papineau.”
A szárazföldi mikrobiális szőnyegek nitrogénizotópértékei, amelyek a leggyakoribb nitrogén-14 és a ritkább és nehezebb nitrogén-15 arányát tükrözik, pozitívabbak voltak a tengeri mintákhoz képest. Ez Homann és kollégái számára azt sugallta, hogy a szárazföld 3,2 milliárd évvel ezelőtt légköri nitrátot tartalmazott. Egy másik lehetőség, hogy ezek a pozitív nitrogénértékek létrejöhettek volna, ha 3,22 milliárd évvel ezelőtt létezett volna légköri oxigén, ami a tanulmány szerzői szerint kevésbé valószínű, mivel ez azt jelentené, hogy már léteztek oxigéntermelő cianobaktériumok, amire jelenleg nincs elég bizonyíték.
Konhauser számára érdekes lenne mélyebbre ásni a mintákban lévő nitrát forrását, és azt, hogy az valóban a légkörből vagy az ősi fotoszintetizáló baktériumok oxigéntermelésén keresztül származhatott. “A mikrobiális szőnyegek szerkezete és izotópos összetétele mindenképpen fotoszintetizáló mikrobák jelenlétére utal, amelyek már léteztek a szárazföldön” – írja Konhauser. Ha a nitrátot valóban a szőnyegekben lévő mikrobák képezték – teszi hozzá -, akkor talán már a Föld történetének e korai szakaszában is léteztek oxigéntermelő cianobaktériumok.
M. Homann et al., “Microbial life and biogeochemical cycling on land 3,220 million years ago,” Nature Geosciences, doi.org/10.1038/s41561-018-0190-9, 2018.
Korrekció (július 23.): A szárazföldi élet becslése a korábban kimutatottnál 500 millió évvel korábbi, nem pedig 500 000 millió évvel korábbi. A The Scientist sajnálja a hibát.
Korrekció (július 25.): A második bekezdésben a szó “kétértelmű”, nem “egyértelmű”. A The Scientist sajnálja a hibát.