Ştiinţă: Fosile vechi de 567 de milioane de ani schimbă perspectiva asupra evoluţiei

O descoperire făcută în Munţii Mackenzie din teritoriile de nord-vest ale Canadei împinge cu până la 10 milioane de ani mai devreme unele dintre cele mai importante repere din evoluţia animalelor. Cercetătorii au identificat peste 100 de fosile din perioada Ediacarană (o perioadă geologică anterioară Cambrianului, când în oceanele Terrei au apărut unele dintre primele forme de viaţă multicelulară de mari dimensiuni), vechi de aproximativ 567 de milioane de ani, inclusiv organisme care se deplasau pe fundul mării şi indicii privind reproducerea sexuală. Studiul, publicat în revista Science Advances, sugerează că viaţa animală complexă era deja mai diversă şi mai sofisticată decât se credea înainte de explozia cambriană.

• O fereastră către lumea de dinaintea exploziei cambriane

Fosilele provin dintr-o zonă extrem de izolată din Munţii Mackenzie, în teritoriile de nord-vest ale Canadei, care în urmă cu aproximativ 567 de milioane de ani era acoperită de ocean. Descoperirea este importantă nu doar prin vechimea fosilelor, ci şi prin diversitatea lor. Situl include şase grupuri de organisme care nu mai fuseseră identificate până acum în America de Nord. În plus, fosilele provin dintr-un mediu marin mai adânc decât cel în care au fost găsite în mod obişnuit organismele Ediacarane. Pentru paleontologi, informaţiile schimbă imaginea asupra unei perioade în care viaţa complexă abia începea să capete forme recognoscibile.

• Animale care se mişcau cu milioane de ani mai devreme

Una dintre cele mai importante implicaţii ale descoperirii este legată de apariţia mobilităţii animalelor. Printre fosilele identificate se află Dickinsonia, un organism cu aspect plat şi segmentat, asemănat de cercetători cu o „clătită” sau cu un covoraş, informează amnh.org (American Museum of Natural History). Analiza fosilelor indică faptul că aceste organisme puteau să se deplaseze pe fundul oceanului în căutarea hranei.

Descoperirea împinge astfel în urmă, cu milioane de ani, momentul în care organismele complexe au dobândit capacitatea de a se deplasa activ. Până acum, cercetătorii considerau că unele forme mai complexe de mobilitate au devenit răspândite mai târziu în Ediacaran. Fosilele canadiene arată însă că organismele mobile existau deja în urmă cu aproximativ 567 de milioane de ani. Este o diferenţă importantă. Capacitatea de a se deplasa schimbă fundamental modul în care un organism interacţionează cu mediul: poate căuta hrană, poate evita condiţii nefavorabile şi poate ocupa noi zone ale ecosistemului.

Printre organismele identificate se află Funisia, o formă tubulară, asemănătoare unor structuri coloniale marine. Cercetătorii consideră că aceasta reprezintă una dintre cele mai vechi dovezi cunoscute pentru reproducerea sexuală. Ipoteza este că organismele eliberau coordonat celule reproductive în apă, într-un mecanism comparabil, la nivel general, cu reproducerea unor organisme marine actuale, precum coralii. Dacă interpretarea este corectă, apariţia acestui mecanism poate fi împinsă cu aproximativ 5-10 milioane de ani în urmă. Pentru evoluţia vieţii, reproducerea sexuală reprezintă un moment fundamental deoarece combinarea materialului genetic al unor indivizi accelerează diversitatea genetică a populaţiilor.

În cazul organismelor Ediacarane, însă, cercetătorii trebuie să lucreze cu dovezi fosile extrem de vechi, iar interpretarea comportamentului unor organisme dispărute este în mod inevitabil mai dificilă decât identificarea unor structuri anatomice.

• O lume dominată de organisme care nu mai există

Biota Ediacarană este una dintre cele mai neobişnuite perioade din istoria vieţii. Organismele descoperite în aceste roci nu seamănă întotdeauna cu animalele contemporane. Unele aveau forme de frunze sau pene, altele erau plate şi segmentate, iar unele prezentau structuri care nu au un echivalent evident în fauna actuală, potrivit cnas.ucr.edu (College of Natural &Agricultural Sciens). Totuşi, aceste organisme demonstrează că viaţa multicelulară devenise deja capabilă să atingă dimensiuni considerabile şi să dezvolte comportamente complexe. Cercetările asupra biotei Ediacarane au oferit anterior dovezi pentru apariţia mobilităţii, a hrănirii active şi a reproducerii sexuale înainte de explozia cambriană. Noul sit canadian extinde însă intervalul în care aceste caracteristici pot fi observate în registrul fosil.

• Viaţa complexă ar fi putut începe în adâncuri

Una dintre cele mai interesante concluzii ale studiului nu se referă doar la vechimea organismelor, ci la locul în care acestea au trăit. Cercetătorii consideră că zona în care au fost găsite fosilele reprezenta, în urmă cu 567 de milioane de ani, un mediu marin de adâncime. Rocile nu prezintă urmele caracteristice unor ape agitate de valuri, ceea ce susţine ipoteza unui mediu aflat mai departe de coastă. Această concluzie poate modifica o ipoteză mai veche privind apariţia vieţii animale complexe. Una dintre explicaţiile tradiţionale este că evoluţia organismelor mari şi complexe a fost favorizată iniţial de mediile marine de mică adâncime, unde existau resurse suficiente şi unde lumina pătrundea în apă. Noile date sugerează posibilitatea unui scenariu invers.

• Oceanul adânc, un laborator evolutiv

Potrivit cercetătorilor, mediile marine mai adânci puteau oferi un avantaj important: stabilitatea. În apropierea coastelor, temperatura, nivelul oxigenului şi condiţiile fizice ale apei pot varia mai mult. În adâncurile oceanului, schimbările sunt în general mai lente. Această stabilitate ar fi putut crea condiţii favorabile pentru dezvoltarea unor organisme complexe. „Marea adâncă” nu trebuie astfel privită exclusiv ca un mediu întunecat şi ostil. În anumite perioade din istoria Pământului, tocmai relativa sa stabilitate ar fi putut oferi un mediu favorabil inovaţiei evolutive. Cercetătorii propun, prin urmare, un model în care anumite inovaţii biologice ar fi apărut în mediile marine mai adânci şi s-ar fi extins ulterior către zonele de coastă.

• Kimberella, o posibilă verigă spre animalele moderne

Printre fosilele descoperite se află şi Kimberella, un organism deosebit de interesant pentru paleontologi. Acesta prezenta o structură corporală mai complexă şi un posibil „picior” muscular, care îi permitea să se deplaseze şi să se hrănească prin răzuirea suprafeţei fundului marin. Kimberella este considerată un posibil reprezentant timpuriu al grupului bilaterienilor, categoria care include astăzi peste 99% dintre animalele cunoscute. Bilaterienii au o structură corporală caracterizată, în linii mari, prin existenţa unei părţi anterioare şi posterioare, precum şi prin simetrie bilaterală. Dacă interpretarea este corectă, fosilele oferă informaţii despre o etapă extrem de timpurie din evoluţia liniei care avea să ducă, în timp, la o mare parte din fauna actuală.

• Ce schimbă descoperirea în cronologia evoluţiei

Importanţa cercetării nu constă în faptul că oamenii de ştiinţă au identificat „primele animale” de pe Pământ. Originile animalelor sunt mult mai vechi şi rămân un subiect intens dezbătut. În schimb, fosilele canadiene oferă informaţii despre momentul în care organismele multicelulare au început să prezinte caracteristici pe care le asociem astăzi cu animalele complexe. Noua cercetare arată că unele dintre aceste caracteristici existau deja mai devreme decât sugerau anumite interpretări ale registrului fosil. În locul unei evoluţii în care organismele simple şi sedentare ar fi fost înlocuite brusc de forme mai complexe, situl canadian sugerează că mai multe tipuri de organisme au coexistat timp de milioane de ani. Această imagine este mai degrabă una a unei evoluţii graduale şi experimentale.

Descoperirea oferă şi o perspectivă asupra scării timpului geologic. Dinozaurii aveau să apară abia după sute de milioane de ani. Primele plante terestre complexe, pădurile şi animalele terestre aparţin unor epoci mult mai recente. În urmă cu 567 de milioane de ani, însă, oceanele Pământului găzduiau deja organisme suficient de mari pentru a lăsa urme vizibile în rocă. Potrivit American Museum of Natural History, timp de aproximativ trei miliarde de ani viaţa de pe Pământ fusese dominată în principal de organisme microscopice. Apariţia organismelor mari şi complexe a reprezentat, prin urmare, una dintre cele mai importante tranziţii din istoria biosferei.

Situl din Munţii Mackenzie este deosebit de valoros deoarece păstrează într-o singură zonă o comunitate fosilă diversă. Cercetătorii au lucrat în regiune timp de mai mulţi ani, iar accesul la sit este dificil. Expediţiile necesită drumuri lungi şi, în anumite etape, transport cu elicopterul. Izolarea zonei explică în parte de ce aceste formaţiuni au fost atât de puţin cercetate până acum. Studiul a fost publicat în revista Science Advances, iar cercetarea a fost realizată de o echipă coordonată de paleontologi de la American Museum of Natural History, în colaborare cu cercetători din Canada şi Statele Unite.