Η μελέτη αμφισβητεί την υπόθεση ότι τα υψηλότερα επίπεδα οξυγόνου οδήγησαν στην άνοδο πολυκύτταρων οργανισμών στους ωκεανούς της Γης

Το οξυγόνο δεν διεγείρει την ταχεία ανθοφορία των πρώτων πολυκύτταρων οργανισμών στη Γη. Τα αποτελέσματα μιας νέας μελέτης αμφισβητούν μια υπόθεση 70 ετών σχετικά με το γιατί τα ζώα των ωκεανών εξερράγησαν εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν.

Μεταξύ 685 και 800 εκατομμυρίων ετών πριν, πολυκύτταροι οργανισμοί άρχισαν να εμφανίζονται σε όλους τους ωκεανούς της Γης κατά τη διάρκεια αυτής που είναι γνωστή ως Έκρηξη του Άβαλον, μια εποχή πριν από την περίφημη Έκρηξη της Κάμβριας. Κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής, μικρές μονοκύτταρες αμοιβάδες, φύκια και βακτήρια, που μέχρι τότε κυβερνούσαν τον πλανήτη για περισσότερα από δύο δισεκατομμύρια χρόνια, αντικαταστάθηκαν από θαλάσσια σφουγγάρια και άλλους περίεργους πολυκύτταρους οργανισμούς.

Μέχρι τώρα, πιστευόταν ότι τα αυξημένα επίπεδα οξυγόνου οδήγησαν στην εξελικτική άφιξη πιο προηγμένων θαλάσσιων οργανισμών. Αυτό διαψεύστηκε από ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης που συνεργάζονται με συναδέλφους από το Ωκεανογραφικό Ίδρυμα Woods Hole, το Πανεπιστήμιο της Νότιας Δανίας και το Πανεπιστήμιο Lund, μεταξύ άλλων.

Μελετώντας τη χημική σύνθεση αρχαίων δειγμάτων πετρωμάτων από μια οροσειρά του Ομάν, οι ερευνητές μπόρεσαν να «μετρήσουν» τις συγκεντρώσεις οξυγόνου στους ωκεανούς του κόσμου από την εμφάνιση αυτών των πολυκύτταρων οργανισμών. Αψηφώντας τις προσδοκίες, το αποτέλεσμα δείχνει ότι οι συγκεντρώσεις οξυγόνου στη Γη δεν έχουν αυξηθεί. Στην πραγματικότητα, τα επίπεδα παρέμειναν 5-10 φορές χαμηλότερα από ό,τι είναι σήμερα, το οποίο είναι περίπου ισοδύναμο με την ποσότητα οξυγόνου που υπάρχει σε διπλάσιο ύψος από το Έβερεστ.

Η εργασία έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό βιολογία.

“Οι μετρήσεις μας παρέχουν μια καλή εικόνα για τις μέσες συγκεντρώσεις οξυγόνου στους ωκεανούς του κόσμου εκείνη την εποχή. Είναι σαφές για εμάς ότι δεν υπήρξε σημαντική αύξηση στην ποσότητα οξυγόνου όταν τα πιο προηγμένα ζώα άρχισαν να εξελίσσονται και να κυριαρχούν στη γη. Στην πραγματικότητα, λέει ο αναπληρωτής καθηγητής Christian J. Byrom, ο οποίος μετρούσε τις συνθήκες γύρω από την προέλευση της ζωής τα τελευταία 20 χρόνια, «υπήρξε μια αρκετά μικρή πτώση».

Αναθεωρώντας την κατανόησή μας για την προέλευση της ζωής

Το νέο εύρημα βάζει τέλος σε ένα έπος έρευνας 70 ετών που ενισχύει την κεντρική θέση των υψηλότερων συγκεντρώσεων οξυγόνου στην ανάπτυξη πιο προηγμένης ζωής στον πλανήτη μας.

«Το γεγονός ότι τώρα γνωρίζουμε με υψηλό βαθμό βεβαιότητας ότι το οξυγόνο δεν ήλεγχε την εξέλιξη της ζωής στη Γη μας παρέχει μια εντελώς νέα ιστορία για το πώς ξεκίνησε η ζωή και ποιοι παράγοντες έλεγξαν αυτή την επιτυχία», λέει ο ερευνητής, προσθέτοντας: Συγκεκριμένα, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να “ξανασκεφτούμε πολλά από τα πράγματα που πιστεύαμε ότι ήταν σωστά από την παιδική μας ηλικία. Τα σχολικά βιβλία πρέπει να αναθεωρηθούν και να ξαναγραφτούν.”

Υπάρχουν ακόμα πολλά που οι ερευνητές δεν γνωρίζουν, καθώς και μια πληθώρα αντιπαραθέσεων. Ως εκ τούτου, ο Bjerrum ελπίζει ότι το νέο εύρημα θα παρακινήσει άλλους ερευνητές σε όλο τον κόσμο να επανεξετάσουν τα προηγούμενα ευρήματα και δεδομένα τους υπό νέο πρίσμα.

«Υπάρχουν πολλά ερευνητικά τμήματα σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των Ηνωμένων Πολιτειών και της Κίνας, που έχουν κάνει πολλή έρευνα σχετικά με αυτό το θέμα και των οποίων τα προηγούμενα αποτελέσματα ενδέχεται να προκαλέσουν σημαντικές νέες λεπτομέρειες εάν ερμηνευθούν με βάση ότι το οξυγόνο δεν προκάλεσε εξέλιξη της ζωής», όπως λέει.

Η έλλειψη οξυγόνου μπορεί να βοήθησε την εξέλιξη

Έτσι, αν όχι το επιπλέον οξυγόνο, τι πυροδότησε την έκρηξη της ζωής στην εποχή; Ίσως είναι ακριβώς το αντίθετο, εξηγεί ο Bjerrum.

«Είναι ενδιαφέρον ότι η έκρηξη πολυκύτταρων οργανισμών συμβαίνει σε μια εποχή χαμηλών συγκεντρώσεων οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς. Αυτό υποδηλώνει ότι οι οργανισμοί επωφελήθηκαν από τα χαμηλά επίπεδα οξυγόνου και ήταν σε θέση να αναπτυχθούν με ειρήνη, καθώς η χημεία του νερού προστατεύει φυσικά τα βλαστοκύτταρά τους », είπε.

Σύμφωνα με την ερευνήτρια, το ίδιο φαινόμενο έχει μελετηθεί σε έρευνες για τον καρκίνο, σε βλαστοκύτταρα ανθρώπων και άλλων ζώων. Εδώ, οι συνάδελφοι στο Πανεπιστήμιο Lund σημειώνουν ότι τα χαμηλά επίπεδα οξυγόνου είναι απαραίτητα για να διατηρούνται υπό έλεγχο τα βλαστοκύτταρα έως ότου ο οργανισμός αποφασίσει ότι το κύτταρο πρέπει να εξελιχθεί σε έναν συγκεκριμένο τύπο κυττάρου, όπως ένα μυϊκό κύτταρο.

«Γνωρίζουμε ότι τα ζώα και οι άνθρωποι πρέπει να είναι σε θέση να διατηρούν χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου για να ελέγχουν τα βλαστοκύτταρά τους και, με αυτόν τον τρόπο, να αναπτύσσονται αργά και βιώσιμα. Με πολύ οξυγόνο, τα κύτταρα θα αναπτυχθούν και, στη χειρότερη περίπτωση, θα αγριέψουν και να χαθούν.» Είναι αδιανόητο ότι αυτός ο μηχανισμός εφαρμόστηκε εκείνη την εποχή», καταλήγει ο Μπάιρομ.

Απολιθώματα από το Ομάν

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές ανέλυσαν δείγματα πετρωμάτων από – μεταξύ άλλων τοποθεσιών – τα βουνά του Ομάν στο βόρειο Ομάν. Ενώ τα βουνά είναι πολύ ψηλά και πολύ ξηρά σήμερα, ήταν στο βυθό της θάλασσας κατά τη διάρκεια της ταχείας έκρηξης της βιοποικιλότητας του Avalon.

Τα ευρήματα των ερευνητών επιβεβαιώνονται σε ανασκαφές από τρεις διαφορετικές οροσειρές σε όλο τον κόσμο: τα βουνά του Ομάν (Ομάν), τα όρη Mackenzie (βορειοδυτικός Καναδάς) και την περιοχή του στενού Yangtze στη νότια Κίνα.

Με την πάροδο του χρόνου, η λάσπη και η άμμος παρασύρονται από τη στεριά στη θάλασσα, όπου εγκαθίστανται σε στρώματα στον πυθμένα της θάλασσας. Περνώντας από αυτά τα στρώματα και εξετάζοντας τη χημική τους σύνθεση, οι ερευνητές μπορούν να πάρουν μια εικόνα της χημείας των ωκεανών σε μια δεδομένη γεωλογική στιγμή.

Οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας ισότοπα θαλλίου και ουρανίου που βρέθηκαν στα βουνά, από τα οποία οι ερευνητές μπόρεσαν να εξαγάγουν δεδομένα και, με αυτόν τον τρόπο, να υπολογίσουν τα επίπεδα οξυγόνου πριν από αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.