Menu
De tidigaste tecknen på liv på en ung jord, för cirka 3,5 miljarder år sedan, har i allmänhet kommit från havet i form av fossiliserade mikrober i gammal sten. Nu har forskare som arbetar i Barberton Greenstone Belt i Sydafrika – där några av de äldsta stenarna på jorden finns bevarade – funnit bevis på jordiskt mikrobiellt liv som de uppskattar är cirka 3,22 miljarder år gammalt. Resultaten, som publiceras idag (23 juli) i Nature Geosciences, representerar de äldsta tecknen på landbaserat liv på vår planet som ännu inte upptäckts
”Det här arbetet representerar det äldsta och minst tvetydiga arbetet som vi hittills har om att liv existerade på land redan för 3,2 miljarder år sedan”, skriver Kurt Konhauser, professor i jord- och atmosfärsvetenskap vid University of Alberta i Kanada, som inte heller var involverad i arbetet, i ett mejl till The Scientist.
Forskare har hittat fler fossila bevis på det tidigaste mikrobiella livet i grunda, marina avlagringar, vilket stöder den dominerande teorin att innan 3 miljarder år sedan bestod större delen av jorden av oceaner som varvades med vulkaniska öar. Bevis för liv på land har hittills varit svårare att få fram. En del av orsaken är att gamla marina bergarter verkar vara bättre bevarade än landbaserade sediment. Ett annat problem, enligt Martin Homann, postdoktor vid Europeiska institutet för marina studier (IUEM) i Brest, Frankrike, är att mycket gamla terrestra sediment också är svåra att skilja från marina sediment eftersom så kallade indexfossil – som hjälper till att fastställa miljön och datera stenar – inte finns från denna tidiga period av jordens historia.
Enligt studiens författare var de tidigare äldsta synliga fossila resterna av mikrober på land cirka 2,7 miljarder år gamla och hittades på en annan plats från Barberton Greenstone Belt i Sydafrika och även i Australien. I en studie som publicerades förra året analyserade forskare stenar från vad de tolkade som varma källor i Pilbara-regionen i västra Australien. Även om den artikeln, enligt Konhauser, antyder att vissa 3,5 miljarder år gamla vulkaner kan ha funnits på land, är den aktuella studien definitiv genom att den visar att det fanns en omfattande exponering av kontinentalskorpan på jordens yta för 3,2 miljarder år sedan.
För den aktuella studien fokuserade Homann och hans kollegor på gamla sedimentära bergarter, kända som Moodies Group, i Barberton Greenstone Belt som av geologer tidigare visats vara ungefär 3.22 miljarder år gamla. Där upptäckte teamet vad som kallas fossiliserade mikrobiella mattor – som huvudsakligen består av avtryck från bakterier och arkéer och är bland de tidigast bevarade formerna av liv. Medan de levde på den tidiga jorden blev dessa mikrobiella samhällsmattor sammanlagrade och packade ihop med sedimentära bergarter gjorda av rundade stenar i olika storlekar som geologer kallar konglomerat.
Teamet analyserade och beskrev först stenarnas positioner i detalj och jämförde dessa med nuvarande bergsformationer för att förstå hur de rörde sig, bildades och bevarades. Forskarna drog slutsatsen att de mattbildande mikroberna var inhemska i värdberget och en del av vad som en gång var ett gammalt floddelta.
”Det här är bra data som verkligen visar att dessa fossiliserade, mikrobiella mattor kommer från en landmiljö”, säger Dominic Papineau, som studerar livets ursprung och utveckling vid London Centre for Nanotechnology vid University College London och som inte var inblandad i studien.
Forskarna analyserade sedan både de organiska kol- och kväveisotoperna i dessa fossiliserade terrestriska mikrobiella mattor och jämförde profilerna med isotoper som extraherats från närliggande fossiliserade marina mikrobiella mattor. Både kol- och kväveisotopvärdena från de terrestriska och marina proverna var unika från varandra, vilket tyder på att det fanns skillnader i ämnesomsättningen hos mikroberna i havet jämfört med dem på land.
”Redan för 3,2 miljarder år sedan ser vi tecken på skillnader i mattbildande mikrobiella samhällen som tyder på att vissa troligen var bättre anpassade för livet i havet än på land”, säger Homann.
En viktig fråga för forskarna är om den tidiga jorden redan kan ha haft lokala fickor av fritt syre i en atmosfär som i allmänhet saknade det. De flesta moderna mikrobiella mattor består av cyanobakterier, som skapar syre som en biprodukt av sin ämnesomsättning (syresatt fotosyntes), och som tros ha varit ansvariga för ackumuleringen av syre i jordens atmosfär. ”Uppgifterna här kan inte särskilja om dessa mikroorganismer producerade syre genom sin fotosyntes eller gjorde anoxygena fotosynteser”, säger Papineau.
Kväveisotopvärdena, som återspeglar förhållandet mellan det vanligaste kväve-14 och det mer sällsynta och tyngre kväve-15, i de landbaserade mikrobiella mattorna var mer positiva jämfört med de marina proverna. Detta tydde för Homann och hans kollegor på att landet för 3,2 miljarder år sedan innehöll atmosfäriskt nitrat. Ett annat sätt som dessa positiva kvävevärden skulle kunna ha uppstått vore om det fanns atmosfäriskt syre för 3,22 miljarder år sedan, vilket är mindre troligt enligt författarna till studien, eftersom det skulle innebära att det redan fanns syreproducerande cyanobakterier, vilket det för närvarande inte finns tillräckligt med bevis för.
För Konhauser skulle det vara intressant att gräva djupare i källan till nitratet i proverna och om det verkligen kan ha kommit från atmosfären eller via generering av syre från de gamla fotosyntetiska bakterierna. ”Strukturerna och isotopkompositionen hos de mikrobiella mattorna verkar verkligen tyda på förekomsten av fotosyntetiska mikrober som redan existerade på land”, skriver Konhauser. Om nitratet verkligen bildades av mikroberna i mattorna, tillägger han, fanns det kanske syreproducerande cyanobakterier i detta tidiga skede av jordens historia.
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.
Rättelse (23 juli): Uppskattningen av liv på land är 500 miljoner år tidigare än vad som tidigare visats, inte 500 000 miljoner år. The Scientist beklagar felet.
Korrigering (25 juli): Ordet i andra stycket är ”ambiguous”, inte ”unambiguous”. The Scientist beklagar felet.