I fossili Ediacarani rivelano le origini della biomineralizzazione che ha portato all'espansione della vita sulla Terra.

Funzionalità del 24 settembre 2023

Questo articolo è stato esaminato in base al processo editoriale e alle norme di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

• verificato
• pubblicazione sottoposta a revisione paritaria
• fonte attendibile
• correggere le bozze

di Hannah Bird, Phys.org

La vita sulla Terra ha avuto inizio da un microbo unicellulare, mentre l’ascesa al mondo multicellulare in cui viviamo è avvenuta a causa di un processo chimico vitale noto come biomineralizzazione, durante il quale gli organismi viventi producono tessuti mineralizzati induriti, come gli scheletri. Questo fenomeno non solo ha dato origine alla pletora di forme corporee che vediamo oggi, ma ha anche avuto un impatto importante sul ciclo del carbonio del pianeta.

Scheletri fossili di cloudinidi (Cloudina), strutture tubolari costituite da coni di carbonato lunghi fino a circa 1,5 cm, sono stati trovati nel Parco nazionale di Tsau Khaeb, Namibia, risalenti a 551–550 milioni di anni fa nell'Ediacaran (~635–538 milioni di anni fa). Il dottor Fred Bowyer, dell’Università di Edimburgo, e i suoi colleghi miravano a utilizzare questi fossili per definire la posizione, i tempi e il motivo per cui la biomineralizzazione è iniziata sulla Terra e l’entità del suo impatto.

Una nuova ricerca pubblicata su Earth and Planetary Science Letters combina l’analisi dei sedimenti con dati geochimici sotto forma di isotopi di carbonio e ossigeno (lo stesso elemento con masse atomiche diverse) dai calcari del membro Kliphoek, gruppo Nama. Il gruppo di ricerca suggerisce che questa roccia una volta si fosse depositata in un mare poco profondo durante un periodo basso prima di un periodo di transizione verso condizioni di mare aperto.

Il gruppo di rocce Nama è considerato tra i più importanti per comprendere la radiazione della vita sulla Terra nel Cambriano (~ 538–485 milioni di anni fa), colloquialmente chiamato "Big Bang biologico".

Durante il lavoro sul campo in Namibia, i piani di stratificazione tra le successive unità rocciose rivelano le meraviglie della storia della vita attraverso gli ichnofossili, tracce di attività antiche ma che non preservano espressamente i resti dell'organismo. Il dottor Bowyer suggerisce che si tratti di strutture create da microbi dal corpo molle, presenti nella parte inferiore del sito di studio (membro Mara) prima della biocalcificazione. Al di sopra di questo, il gruppo di ricerca ha iniziato a vedere i primi segni di Cloudina nel membro Kliphoek, caratteristici fossili conici con strutture coniche annidate l'una nell'altra.

Le analisi geochimiche delle rocce calcaree di carbonato di calcio in cui si trovano i fossili rivelano la firma isotopica del carbonio (il rapporto tra 12C e 13C più leggeri) e dell'ossigeno (16O e 18O) incorporati nella struttura molecolare, e quindi le condizioni dell'ambiente marino, così come il pianeta nel suo insieme.

Ad esempio, le temperature globali più calde incoraggiano l’evaporazione dell’acqua di mare, compreso il 16O isotopicamente più leggero, lasciando l’oceano arricchito di 18O più pesante da incorporare nei carbonati e generando un segnale 18O positivo nel set di dati.

Nel frattempo, gli isotopi del carbonio sono influenzati dalla fotosintesi, dalla respirazione e dalle zone di risalita rendendoli leggermente più complessi, ma generalmente una maggiore produttività dell’oceano da parte degli organismi fotosintetizzanti utilizza il più leggero 12C, lasciando l’oceano arricchito in 13C (segnale positivo).

Il set di dati della Namibia possiede rapporti 12C/13C derivati dai carbonati da −7,24‰ (parti per mille) a +2,91‰ e rapporti 16O/18O da −12,14‰ a −0,78‰, aumentando la sezione stratigrafica, mentre le unità portanti Cloudina hanno un rapporto medio 12C/13C relativamente più basso di -1,19‰ e rapporti oscillanti 16O/18O. Il dottor Bowyer e colleghi suggeriscono che il rapporto inferiore 12C/13C e l’elevato rapporto 16O/18O sono caratteristici di un ambiente semi-ristretto, collegato all’oceano ma più chiuso rispetto alle condizioni marine aperte.

Pertanto, i dati geochimici indicano che Cloudina ha avuto origine in un ambiente a basso contenuto di ossigeno con periodi di ossigenazione notevolmente più elevata e che non è stato un caso di ossigenazione prolungata a provocare la comparsa di scheletrizzazione. Tuttavia, il gruppo di ricerca suggerisce che fossero necessarie concentrazioni di carbonato particolarmente elevate nell’oceano per sovrasaturare l’ambiente ambientale da cui Cloudina ha formato la sua struttura calcificata.

Ciò è il risultato di un periodo di trasgressione marina, quando la linea costiera si è spostata verso terra in modo che il sito di studio abbia sperimentato condizioni intercotidali poco profonde in un bacino evaporitico per il membro del Mara, prima che il livello del mare aumentasse ancora una volta con la deposizione di arenarie e sedimenti calcitici nelle acque poco profonde. condizioni marine del membro Kliphoek.

Durante il successivo abbassamento del livello del mare, questi carbonati marini aperti si sono depositati sopra una redoxcline, uno strato che vede differenze significative nell'ossigenazione dell'acqua sopra e sotto di esso, consentendo il verificarsi della biomineralizzazione della Cloudina.

Oltre alla ricerca precedente, questo studio supporta il suggerimento che Cloudina e microbioti simili fossero colonizzatori opportunistici di periodi di respirazione di breve durata durante l’ossigenazione in condizioni altrimenti relativamente anossiche, combinati con oscillazioni del livello del mare. Di conseguenza, la novità evolutiva della scheletrizzazione potrebbe essere stata effettivamente guidata dall’instabilità dell’ambiente marino.

Informazioni sul giornale: Earth and Planetary Science Letters

© 2023 Rete Scienza X