Πώς ανακαλύψαμε τα παλαιότερα απολιθώματα του κόσμου
Πάνω από 3.770 εκατομμύρια χρόνια πριν, η Γη φαινόταν πολύ διαφορετική. Δεν υπήρχαν φυτά, δεν υπήρχαν ζώα, ο ουρανός δεν ήταν μπλε. Η επιφάνεια θα έμοιαζε με γυμνή βραχώδη ερημιά.
Ωστόσο, αυτή τη στιγμή πιστεύουμε ότι εμφανίστηκε η πρώτη ζωή, βαθιά στον ωκεανό γύρω από καυτές ρωγμές στον βυθό της θάλασσας γνωστές ως υδροθερμικές οπές. Εδώ, ζεστά υγρά κυκλοφορούν μέσα από τα βράχια στον πυθμένα της θάλασσας, μεταφέροντας σίδηρο και άλλα στοιχεία έξω από τα βράχια και στο περιβάλλον νερό. Οι χημικές ουσίες και η ενέργεια σε αυτά τα περιβάλλοντα τα κάνουν να φαίνονται σαν το τέλειο μέρος για να ξεκινήσει η ζωή.
Για να δοκιμάσουμε αυτή τη θεωρία, οι συνάδελφοί μου και εγώ μελετήσαμε μια αρχαία ομάδα πετρωμάτων στον βορειοανατολικό Καναδά που ονομάζεται ζώνη Nuvvuagittuq, η οποία χρονολογείται μεταξύ 4.280 και 3.770 μέτρων ετών. Μέσα σε αυτή τη ζώνη διατηρούνται σχηματισμοί σιδήρου που σχηματίζονται σε θέσεις ανάλογες με τους υδροθερμικούς αεραγωγούς σήμερα. Και σε αυτό βρήκαμε μικροαπολιθώματα που πιστεύουμε ότι είναι 300 εκατομμύρια χρόνια παλαιότερα από τα προηγούμενα παλαιότερα γνωστά μικροαπολιθώματα από βράχους στη δυτική Αυστραλία που χρονολογούνται περίπου 3.500 εκατομμύρια ετών. Αυτό τα καθιστά τα παλαιότερα γνωστά απολιθώματα και πιθανώς τα παλαιότερα γνωστά στοιχεία για ζωή στη Γη.
Για να αποκαλύψουμε τα απολιθώματα, κόψαμε φέτες από τους βράχους τόσο λεπτές που θα μπορούσατε να τις δείτε και τις μελετήσαμε με μικροσκόπιο. Με αυτόν τον τρόπο, βρήκαμε μικροσκοπικά νήματα και σωλήνες σιδήρου, με μέγεθος από 5-10 μικρά σε διάμετρο, λιγότερο από το μισό πλάτος της ανθρώπινης τρίχας και έως και μισό χιλιοστό σε μήκος. Οι σωλήνες και τα νήματα που είδαμε ήταν πολύ λεπτομερή χαρακτηριστικά που είχαν αξιοσημείωτες ομοιότητες με απολιθώματα μικροβίων σε νεότερους βράχους και επίσης σύγχρονα μικρόβια.
Χαρακτηριστικά αυτών των αρχαίων νημάτων, όπως η προσκόλλησή τους σε συστάδες σιδήρου, είναι παρόμοια με εκείνα που βρίσκονται στα σύγχρονα μικρόβια, τα οποία χρησιμοποιούν αυτές τις συστάδες για να συγκρατούνται σε βράχους. Αυτά τα οξειδωτικά μικρόβια παγιδεύουν τον σίδηρο που βγαίνει από τις υποβρύχιες οπές, τον οποίο χρησιμοποιούν σε μια αντίδραση για την απελευθέρωση χημικής ενέργειας. Στη συνέχεια χρησιμοποιούν αυτή την ενέργεια για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα από το περιβάλλον νερό σε οργανική ύλη, επιτρέποντάς τους να αναπτυχθούν.
Πώς ξέραμε ότι ήταν απολιθώματα;
Όταν βρήκαμε τις δομές απολιθωμάτων ξέραμε ότι ήταν πολύ ενδιαφέρουσες και πολλά υποσχόμενες υποψήφιες για μικροαπολιθώματα. Αλλά χρειαζόταν να δείξουμε ότι αυτό ήταν πραγματικά και ότι δεν ήταν ένα μη βιολογικό φαινόμενο. Έτσι, αξιολογήσαμε όλα τα πιθανά σενάρια που θα μπορούσαν να έχουν σχηματίσει τους σωλήνες και τα νήματα, συμπεριλαμβανομένων των χημικών διαβαθμίσεων σε πηκτώματα πλούσια σε σίδηρο και της μεταμόρφωσης των πετρωμάτων. Κανένας από τους μηχανισμούς δεν ταιριάζει με τις παρατηρήσεις που είχαμε κάνει.
Στη συνέχεια, αναζητήσαμε χημικά ίχνη στα πετρώματα που μπορεί να είχαν αφήσει πίσω τους μικροοργανισμοί. Βρήκαμε οργανική ύλη διατηρημένη ως γραφίτης με τρόπο που υποδηλώνει ότι είχε σχηματιστεί από μικρόβια. Βρήκαμε επίσης βασικά ορυκτά που παράγονται συνήθως από την αποσύνθεση βιολογικών υλικών στα ιζήματα, όπως το ανθρακικό και ο απατίτης (που περιέχει φώσφορο). Αυτά τα ορυκτά εμφανίστηκαν επίσης σε δομές κόκκων που συνήθως σχηματίζονται σε ιζήματα γύρω από οργανισμούς σε αποσύνθεση και μερικές φορές διατηρούν δομές μικροαπολιθωμάτων μέσα τους. Όλες αυτές οι ανεξάρτητες παρατηρήσεις παρείχαν ισχυρές αποδείξεις για τη βιολογική προέλευση των μικροδομών.
Μαζί, αυτά τα στοιχεία καταδεικνύουν πολύ ξεκάθαρα μια ισχυρή βιολογική παρουσία στους βράχους ηλικίας 3.770 έως 4.280 μέτρων, ωθώντας την ημερομηνία των αρχαιότερων γνωστών μικροαπολιθωμάτων κατά 300 εκατομμύρια χρόνια. Για να βάλουμε σε προοπτική αυτό το χρονοδιάγραμμα, αν γυρνούσαμε πίσω στο χρόνο 300 εκατομμύρια χρόνια από σήμερα, οι δεινόσαυροι δεν θα είχαν καν δημιουργηθεί.
Το γεγονός ότι βρήκαμε αυτές τις μορφές ζωής σε αποθέσεις υδροθερμικών αεραγωγών από τόσο νωρίς στην ιστορία της Γης, υποστηρίζει τη μακροχρόνια θεωρία ότι η ζωή προέκυψε σε αυτούς τους τύπους περιβαλλόντων. Το περιβάλλον στο οποίο βρήκαμε αυτά τα αρχαία μικροαπολιθώματα και η ομοιότητά τους με νεότερα απολιθωμένα και σύγχρονα βακτήρια, υποδηλώνουν ότι ο μεταβολισμός τους με βάση τον σίδηρο ήταν ένας από τους πρώτους τρόπους με τους οποίους η ζωή συντηρήθηκε στη Γη.
Αξίζει επίσης να θυμηθούμε ότι αυτή η ανακάλυψη μας δείχνει ότι η ζωή κατάφερε να κρατηθεί και να εξελιχθεί γρήγορα στη Γη σε μια εποχή που ο Άρης είχε υγρό νερό στην επιφάνειά του. Αυτό μας αφήνει τη συναρπαστική πιθανότητα ότι εάν οι συνθήκες στην επιφάνεια του Άρη και στη Γη ήταν παρόμοιες, η ζωή θα έπρεπε επίσης να είχε ξεκινήσει στον Άρη πριν από περισσότερα από 3.770 εκατομμύρια χρόνια. Διαφορετικά, η Γη μπορεί να ήταν απλώς μια ειδική εξαίρεση.
Matthew Dodd, υποψήφιος διδάκτορας, UCL
Αυτό το άρθρο δημοσιεύτηκε αρχικά στο The Conversation. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
