A 3,77 milliárd éves kövületek új állítást jelentenek az élet legrégebbi bizonyítékait illetően

Ezek a hematitnek nevezett vasércből álló csőszerű szerkezetek lehetnek 3, 77 milliárd éves életkorú mikrofosszilek az ősi hidrotermikus szellőzőnyílásokban.

Matthew Dodd

A 3, 77 milliárd éves kövületek új állítást jelentenek az élet legrégebbi bizonyítékait illetően

Írta: Carolyn GramlingMar. 2017. január 1, 13:00

A földi élet valószínűleg az óceán napfény nélküli mélységéből származik, nem pedig a sekély tengerekből. Egy új tanulmányban a 3, 77 milliárd éves kőzeteket tanulmányozó tudósok tubellus kövületeket találtak, amelyek hasonlóak a hidrotermikus szellőzőnyílásoknál található struktúrákhoz, és amelyek virágzó biológiai közösségeket tárolnak. Ez több mint 300 millió évvel idősebbé tenné őket, mint a Föld életének ősi jeleiben - a sekély tengerekben szaporodott sztromatolitoknak nevezett, megkövesedett mikrobiális szőnyegek. Más tudósok szkeptikusak az új állításokkal kapcsolatban.

A szerzők meggyőző megfigyelési készletet kínálnak, amelyek életre utalhatnak - mondta Kurt Konhauser, a kanadai Edmontoni Alberta Egyetem geomikrobiológusa, aki nem vett részt a vizsgálatban. De mostanában nem látom azt a módot, amellyel az ősi életet véglegesen bebizonyíthatjuk 3, 8 milliárd évvel ezelőtt.

Amikor az élet először jelent meg a Földön, tartós és frusztráló rejtély volt. A bolygó 4, 55 milliárd éves, de a lemeztektonika és a Föld állandó kéregének újrahasznosítása révén csak egy maroknyi kőzetkép marad fenn, amelyek 3 milliárd évnél régebbiek, ideértve a 3, 7 milliárd éves képződményeket Grönland Isua Greenstone öv. És ezeket a sziklákat hajlamosan összecsavarják és kémiailag megváltoztatják a hő és a nyomás, ami ördögileg nehézséget okoz az élet egyértelmű jeleinek felismerése.

A kihívás olyan kőzetekben, amelyek ezt összezavarják - mondja Abigail Allwood, a NASA Jet Propulsion laboratóriumának geológusa a kaliforniai Pasadena-ban, aki szintén nem vett részt a vizsgálatban. Csak annyit tudsz csinálni velük.

Ennek ellenére a kutatók ezen legrégibb sziklákon átkeresték azokat a szerkezeti vagy kémiai emlékeket, amelyek elhalványultak. Tavaly például a tudósok beszámoltak arról, hogy a grönlandi 3, 7 milliárd éves kőzetek furcsa vöröses csúcsait azonosították, amelyek a stromatolitok termékei lehetnek, bár sokan kételkedtek ebben az értelmezésben. Az ezeknek a megkövesedett alga-szőnyegeknek a legjobb bizonyítéka a 3, 4 milliárd éves ausztrál kőzetekből származik, amelyeket általában a Föld korai életének legerősebb bizonyítékának tekintnek.

Néhány tudós azonban úgy gondolja, hogy az óceáni élet korábban kezdődhet meg és mélyebben. A modern óceánban az élet virágzik a szellőzőnyílásokban és azok körül, amelyek a tengerfenék közelében terjedő gerincek vagy szubdukciós zónák közelében vannak, ahol a Föld tektonikus lemezei széthúzódnak vagy összecsiszolódnak. A szellőzőnyílások tengervízből származnak, amelyet magma melegít fel az óceánkéregben, és fém ásványokkal, például vas-szulfiddal terhelik. A víz lehűlésekor a fémek kiegyenlülnek, tornyosító tornyokat és kéményeket képezve. A titokzatos ökoszisztéma, amely ezen a napsütéses, zord környezetben lakik, magában foglalja a baktériumokat és az óriáscsöves férgeket, amelyek nem termelnek energiát a fotoszintézisből. A tudósok szerint az ilyen kemény közösségek nemcsak virágzottak a korai Földön, hanem analógok lehetnek más bolygók életében is.

Most egy csapat vezet, Dominic Papineau geokémikus, a University College London és Ph.D. Matthew Dodd hallgató szerint egyértelmű bizonyítékot talált az ilyen ősi légtelenítő életre. A nyomokat a kanadai Quebec északi ősi szikláiból származnak, amelyek legalább 3, 77 milliárd éves és még 4 milliárd évnél régebbiek is lehetnek. Dodd megvizsgálta a vékony sziklaszeleteket ebből a képződményből, és érdekes vonásokat talált: apró csövek, amelyek hematitnek nevezett vas-oxidból állnak, valamint hematitszálak, amelyek elágaznak és esetenként nagygombokká végződnek.

A rostok és csövek gyakori jellemzői a legújabb fosszilis anyagokban, amelyeket a vas-oxidáló baktériumoknak a tengerfenék hidrotermikus szellőzőnyílásain alapuló aktivitásának tulajdonítanak. Papineau kezdetben szkeptikus volt. Azt mondja azonban, hogy "egy éven belül [Dodd] annyira lenyűgöző bizonyítékot talált, hogy meg voltam győződve róla".

A csoport karbonátos „rozetta” -ot is azonosított apró, koncentrikus gyűrűkkel, amelyek az élet építőelemeinek nyomait tartalmazzák, beleértve a szén, a kalcium és a foszfor; és apró, kerek grafit, egyfajta szén. Ilyen rozetta és granulátum már korábban megfigyelhető volt a hasonló korú kőzetekben, de hevesen vitatják, vajon biológiai eredetűek-e. A rozettok nembiológiai szempontból képezhetik a kémiai reakciók sorozatát, ám Papineau szerint az új tanulmány rozetta tartalmaz egy apatit nevű kalcium-foszfát ásványt, amely erősen sugallja a mikroorganizmusok jelenlétét. A grafit szemcsék a baktériumok által közvetített bonyolult kémiai láncreakció részét képezhetik - mondja. Összefoglalva, a szerkezetek és kémiájuk biológiai eredetre mutatnak egy tengeralattjáró hidrotermikus szellőzőnyílása közelében - jelenik meg a csapat ma a Nature ma. Ez a Föld életének legidősebb jelei közé teheti őket - és a sziklák tényleges korától függően - a lehető legidősebbek is.

Ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy az élet inkább a mély vizekből származik, nem pedig a sekély tengerekből - mondja Papineau. "Nem feltétlenül kölcsönösen kizárják egymást - ha készek vagyunk elfogadni azt a tényt, hogy az élet nagyon korán változott." A vas-oxidáló baktériumok és a sztomatolit szőnyegeket építő fotoszintetizáló cianobaktériumok korábbi őseiből is fejlődhetnek - mondja.

A Konhauserhez hasonló kutatók azonban szkeptikusak maradnak a cikk következtetéseivel kapcsolatban. Például, mondja, a megfigyelt hematitcsövek és szálak hasonlóak a vas-oxidáló baktériumokhoz kapcsolódó struktúrákhoz, "de ez természetesen nem azt jelenti, hogy a [3, 77-] milliárd éves struktúrák sejtek". Sőt, megjegyzi., ha a csöveket vasoxidáló baktériumok alkotnák, akkor oxigénre lenne szükségük a Föld története korai szakaszában. Ez azt sugallja, hogy a fotoszintetikus baktériumok már körül voltak, hogy előállítsák. De még mindig nem világos, hogy az oxigén hogyan juthatott a korai Föld óceánjának mélyére. A cianobaktériumok, amelyek a stromatoliteket képezik, másrészt inkább oxigént termelnek, mint elfogyasztják.

Az új cikk „részletesebb esetet tesz a korábban bemutatottnál” - mondja Allwood. Hozzáteszi - a körülbelül 3, 5 milliárd évnél régebbi élet lehetséges jeleiről szóló legtöbb korábbi beszámolót megkérdőjelezték - nem azért, mert az élet nem létezett, hanem azért, mert éppen olyan nehéz bebizonyítani, hogy a hátralevő idő múlásával tovább megy a rocklemezbe. "Még mindig van elég hely a kételkedésnek."