Szenzációs ősmaradvány Afrikából: kétmilliárd évesek a legidősebb soksejtűek

Darwin idejében a legidősebb ismert ősmaradványok körülbelül félmilliárd évesek voltak, de az evolúcióelmélet kidolgozója tudta, hogy ezek már hosszú fejlődés eredményei. Az idősebb, szabad szemmel is jól látható maradványok azonban rendkívül ritkák és sokszor vitatott eredetűek. Ezért is jelent nagy szenzációt a legújabb Nature-ben megjelent cikk, mely szerint 2,1 milliárd éves ősmaradványokat fedeztek fel Gabon délkeleti részén.

A komplex soksejtű életformák mintegy 600 millió évvel ezelőtt már nagy számban voltak jelen, hiszen világszerte viszonylag változatos lágytestű élővilágot ismerünk az 542-600 millió éves lelőhelyekről (Ediacara fauna). Az ennél idősebb, szabad szemmel is jól látható maradványok azonban rendkívül ritkák és sokszor vitatott eredetűek. Ezért is jelent nagy szenzációt a most publikált Nature cikk, mely szerint 2,1 milliárd éves makroszkopikus ősmaradványokat fedeztek fel Gabon délkeleti részén.

Nehéz értelmezni a legősibb fosszíliákat

Egy nemzetközi kutatócsoport meglepő felfedezésről számol be a Nature-ben. Viszonylag nagy méretű, telepes élőlények maradványait találták meg 2,1 milliárd éves kőzetekben. A gaboni leletek alapján a soksejtű élőlények mintegy 200 millió évvel korábban jelentek meg, mint az eddigi adatok mutatták.

A legkorábbi fosszíliák értelmezése mindig nehéz feladatot jelent a paleontológusoknak. Minél messzebb megyünk vissza a földtörténeti múltba, annál egyszerűbb felépítésű, szilárd vázrészeket még nem tartalmazó élőlények maradványaival találkozunk, amelyek ráadásul az eltelt évmillók vagy milliárdok alatt jelentősen átalakultak. Darwin idejében az akkor ismert legkorábbi ősmaradványok a mintegy 542 millió éves kambriumi kőzetekből származtak. Darwin azonban felismerte, hogy a kambriumi élővilág változatosságának a kialakulásához igen hosszú előtörténetet kell feltételezni.

Az azóta eltelt másfél évszázad alatt a kutatók a korai, mikroszkopikus méretű élővilág (egysejtűek, baktériumok) számos bizonyítékát fedezték fel. Nyugat-Grönland 3,8 milliárd éves kőzeteiben például szerves eredetű szénnyomokat találtak, a nyugat-ausztráliai 3,46 milliárd éves kőzetekből pedig jó megtartású baktériumokat ismerünk. A korai ősmaradványok két fő csoportja közül a gömbszerű, meszes szálakat alkotó mikrofosszíliák főleg tűzkőben és palában fordulnak elő. A szabad szemmel is jó látható sztromatolitok kupola alakú vagy oszlopos szerkezetek, amelyek a kékeszöld algák karbonátkiválasztása és az üledék felhalmozódása révén keletkeztek.

Az archaikumi (a földtörténeti ősidőben élt) szervezetek prokarióták (sejtmag nélküli élőlények) voltak, amelyek ellenálltak az ultraibolya sugárzásnak (ekkor ugyanis még nem volt ózonréteg). Körülbelül 1,5 milliárd évvel ezelőtt a prokariótákat fokozatosan háttérbe szorították az eukarióták (fejlettebb szerveződési szintű, sejtmaggal és sejtszervecskékkel rendelkező élőlények), amelyek egy része már oxigént használt az anyagcseréhez és a növekedéshez. A Föld korai atmoszférája a mai élővilág számára elviselhetetlen gázokból állt (metán, ammónia, szén-dioxid), a szabad oxigén kezdetben teljesen hiányzott, majd csak nagyon alacsony részarányban volt jelen. Amikor az élőlények fokozatosan nagyobb arányban tértek át a fotoszintézisre, a felszabaduló oxigén egyre jelentősebb mennyiségben szaporodott fel az atmoszférában is.

Szenzációs új lelet

A komplex soksejtű életformák mintegy 600 millió évvel ezelőtt már nagy számban voltak jelen, hiszen világszerte viszonylag változatos lágytestű élővilágot ismerünk az 542-600 millió éves lelőhelyekről (ú.n. Ediacara fauna). Az ettől idősebb, szabad szemmel is jól látható maradványok azonban rendkívül ritkák és sokszor vitatott eredetűek. Ezért is jelent nagy szenzációt a most publikált Nature cikk, mely szerint 2,1 milliárd éves makroszkopikus ősmaradványokat fedeztek fel Gabon délkeleti részén. A vékonyan rétegzett fekete palából több mint 250 átpiritesedett példányt szabadítottak ki. A terepi megfigyelések alapján négyzetméterenként akár 40 különböző méretű, alakú és orientációjú példány is előfordult.

A vékonyan rétegzett prekambriumi fekete pala rétegfelszíne, a lepelszerű telepes soksejtű ősmaradványokkal. Méretarány: 1 cm (Nature)

A több centiméteres (akár 12 cm-t is elérő) maradványokat a szerzők soksejtű szervezetek maradványaiként értelmezik. A lelet geológiai és evolúciós jelentőségét felismerve nagyon alaposan ellenőrizték a kőzetek korát és a maradványok biológiai eredetét. Geokémiai mérésekkel igazolták, hogy a maradványokat kitöltő piritet (vas-szulfidot) az üledék lerakódása alatt választották ki a szulfátredukáló baktériumok, nem pedig utólagos átalakulást jeleznek. A maradványokat röntgensugaras mikrotomográffal is megvizsgálták, amely egyértelműen bizonyította azok biológiai eredetét.

Soksejtű ősmaradványok a gaboni 2,1 milliárd éves fekete palában. a: Az ősmaradvány alsó oldala (felül) és a lenyomata (alul). b: Mikro-komputertomográfos rekonstrukció, amely jól mutatja a külső, sugárirányú bevágásokat, és a két belső pirites kitöltést. c: Hosszirányú metszet, amely a példány központi része közelében fut. Jól látható a hullámos lefutású külső perem. Méretarány: 1 cm (Nature)

A háromdimenziós, lepelszerű maradványok csipkézett szegéllyel rendelkeznek, és belül sugárirányú bevágásokat viselnek. A példányok alakját és szerkezetét a kutatók a koordinált növekedés bizonyítékaként értelmezik. A komplex felépítés, valamint a szterán nevű oldható szerves összetevő jelenléte alapján arra a következtetésre jutottak, hogy nem bakteriális eredetű kicsapódásról van szó, hanem a legkorábbi ismert soksejtű eukarióta maradványaira bukkantak. Ez nagyon jelentős felfedezés, hiszen a soksejtűség megjelenése az egyik legfontosabb lépcsőfok volt a földi élővilág evolúciója során.

Habár a fosszíliák több centiméteresek, a többsejtűségnek csak a legalapvetőbb típusát mutatják. A korai soksejtűek ritka előfordulásának a hátterében egy fiziológiai korlát állhat, amelyet az atmoszféra és az óceánok kémiai összetétele idézett elő a Föld történetének első 2 milliárd évében. A soksejtűség egyik alapvető előnye a nagy méret, de a környező oxigénszintnek elég magasnak kell lennie, hogy lehetővé tegye az aerob (oxigént használó, légzéssel energiát termelő) szervezetek növekedését.

A geokémiai vizsgálatok szerint a maradványokat tartalmazó üledék oxigéntartalmú vízben rakódott le. Ez azt igazolja, hogy az üledék felszínén élő telepes soksejtű szervezetek már aerob légzést folytattak. Ez összhangban van azzal, hogy a maradványok az ún. Nagy Oxidációs Esemény (lásd a fenti ábrán) után 200-250 millió évvel éltek. Ezzel az elnevezéssel illetik azt a földtörténeti "pillanatot", amikor először halmozódott fel szabad oxigén a légkörben, és ezt követően az oxigén mennyisége fokozatosan emelkedni kezdett. A vizsgált leletek igazolják azt a korábbi elméletet is, hogy az óceánok kémiája és az élővilág együtt, egymással párhuzamosan fejlődött.