1.6 miliardi di anni fa i fossili di steroidi suggeriscono l'esistenza di un mondo perduto di vita microbica.

I fossili molecolari trovati in rocce sedimentarie antiche hanno svelato un mondo perduto di eucarioti primitivi che dominavano gli ecosistemi acquatici da almeno 1,6 miliardi a 800 milioni di anni fa.

Le scoperte, pubblicate il 7 giugno sulla rivista Nature, provengono da analisi di laboratorio di campioni di roccia da tutto il mondo che hanno rivelato i resti di composti primitivi chiamati protosteroidi. La maggior parte di queste molecole, che si formano nel processo di creazione degli steroidi, è stata probabilmente prodotta dagli eucarioti primordiali, forme di vita relativamente complesse che oggi includono animali, piante, alghe e funghi, affermano i ricercatori.

Quasi tutti gli eucarioti producono molecole chiamate steroidi, come il colesterolo, che sono componenti cruciali delle membrane cellulari. Gli steroidi non si degradano facilmente e i loro resti possono essere rilevati nelle rocce sedimentarie come fossili molecolari.

L'ultimo antenato comune di tutti gli eucarioti ha vissuto circa 1,2 miliardi a più di 1,8 miliardi di anni fa. Ma gli scienziati non sanno quasi nulla sull'abbondanza, l'ecologia e gli habitat di quei primi microorganismi. Sono stati trovati fossili fisici e molecolari di eucarioti datati a 800 milioni di anni fa. Ma più lontano nel tempo, i loro fossili fisici diventano rari e i fossili molecolari degli steroidi diventano indetectabili. L'esistenza di protosteroidi era stata prevista ma non era chiaro come sarebbero apparsi, o se potessero essere rilevati, finché i ricercatori non hanno scoperto un modo per ricreare quelle impronte molecolari in laboratorio.

"Questo studio spiega perché non vediamo le impronte di questi individui nelle rocce, poiché i ricercatori cercavano la cosa sbagliata", afferma la biologa Laura Katz, una biologa del Smith College di Northampton, nel Massachusetts, che non ha preso parte al nuovo lavoro. "Riempie un vuoto nei record fossili".

La scarsità di fossili di eucarioti evidenti prima di 800 milioni di anni fa ha portato gli scienziati a ipotizzare che l'ecosistema di quel tempo fosse dominato dalle bacteria. In alternativa, gli eucarioti primordiali potrebbero semplicemente aver mancato di forza in quantità per lasciare indietro resti di steroidi rilevabili.

Alcuni scienziati avevano una spiegazione diversa: e se qualche molecola intermedia nella via chimica che produce gli steroidi moderni fosse in realtà il prodotto finale del processo negli eucarioti primordiali? Questa teoria era stata proposta dal biochimico Konrad Bloch, che ha vinto il Premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 1964 per la scoperta del percorso biosintetico del colesterolo.

Per testare questo, il geochimico Jochen Brocks dell'Università nazionale australiana di Canberra e i suoi colleghi hanno maturato artificialmente molecole prodotte nelle prime fasi della biosintesi degli steroidi, tra cui lanosterolo e cicloartenolo. Ciò ha rivelato come apparirebbero i fossili molecolari dei composti. Poi i ricercatori hanno cercato questi fossili in bitumi simili al catrame e in oli estratti da rocce antiche di tutto il mondo.

I ricercatori hanno scoperto una pioggia di protosteroidi in campioni che vanno da ambienti di acqua profonda a relativamente bassa profondità. Il campione più antico, risalente a 1,6 miliardi di anni fa, proveniva dalla Formazione Barney Creek in Australia.

"Uno dei più grandi enigmi dell'evoluzione precoce è perché i nostri antenati eucariotici altamente capaci non siano venuti a dominare i fiumi antichi del mondo? Dove si nascondevano?" dice Benjamin Nettersheim, un geobiologo dell'Università di Brema in Germania. "Mostriamo che i microorganismi produttori di protosteroidi si nascondevano alla vista e, in effetti, erano abbondanti nei mari e nei laghi antichi del mondo tutto il tempo".

Mentre la maggior parte delle batterie produce una molecola diversa, chiamata hopanoidi, alcune batterie hanno anche gli strumenti chimici per avviare la produzione di protosteroidi. Ma queste batterie esistono in ambienti di nicchia, come le fuoriuscite di metano e le fenditure idrotermali. E le loro impronte molecolari non sono state trovate in sedimenti più vecchi di 800 milioni di anni, conducendo i ricercatori a concludere che gli eucarioti dominavano gli antichi ecosistemi.

"Konrad Bloch sarebbe stato felice, se fosse vissuto, di vedere questo", afferma il geobiologo del MIT Roger Summons, che non ha preso parte allo studio. "Questo articolo ha elegantemente confermato la sua previsione che i precursori biosintetici del colesterolo riflettono la ricerca della vita antica del miglioramento". (Bloch è morto nel 2000).

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La produzione di questi precursori degli steroidi richiede meno ossigeno ed energia, quindi potrebbe aver dato agli eucarioti primordiali un vantaggio nel prosperare nelle dure condizioni a basso contenuto di ossigeno della Terra primordiale, propongono i ricercatori (SN: 10/30/15).

“If true, [this study] suggests that we may be able to examine the stepwise evolution of eukaryotes at [an] unprecedented level of detail,” says evolutionary biologist Yosuke Hoshino of the GFZ German Research Centre for Geosciences in Potsdam, who was not involved in the study. “This is such a great opportunity to understand the evolution of complex life, which biologists have always dreamed of.”

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