650 millió évvel ezelőtt egy tengerlakó alga átvette az uralmat a Földön; ez volt az a pillanat, mely megváltoztatta a földi életet. Legalábbis ezen vitatkoznak a geokémikusok, akik biomolekulák közel láthatatlan nyomaira bukkantak az ausztrál sivatag alatt.
A felfedezésről szóló tanulmányukat a Nature magazinban közölték. A részecskék egy robbanásszerű növekedést mutatnak az óceánban elszaporodott algák számában. A tanulmány szerzői szerint ez egy változást okozott a táplálék hálózatban, ami lehetővé tette az első mikroszkopikus állatok evolúcióját. „Ez a legfontosabb ökológiai és evolúciós átmenet a Föld történetében” – mondta a kutatás vezetője Jochen Brocks a BBC Science in Action című műsorában. Az események százmillió évvel előzték meg az úgynevezett kambriumi robbanást. A fosszíliák alapján ekkor rövid idő alatt jelentek meg a komplex élet ősi képviselői. Ez az evolúciós robbanás foglalkoztatta Darwint és mindig valamiféle feltáratlan biológiai előzményre utalt. A prekurzor többsejtű organizmusok szétszórt nyomait már felismerték, de a felemelkedésükhöz vezető evolúciós hajtóerő továbbra is vita tárgyát képezte.
A Cambridge University paleontológusa, Nick Butterfield szerint a korszak „vitathatatlanul a legforradalmibb időszak a Föld történetében,” és nem csak a gyors biológiai változások miatt. Erős ingadozások jellemezték az éghajlatot is. A szakértők régóta gyanakodtak, hogy ez is szerepet játszhatott a folyamatban. Az elképzelés szerint adott volt egy bolygó, ami már hosszú ideje rendelkezett életre alkalmas óceánokkal és kedvező éghajlattal. Mégis több mint 3 milliárd évig – a legtöbb becslés szerint 3,8 milliárd évvel ezelőtt jelent meg az élet – az összes élet egysejtű, többnyire baktérium alapú volt, amit kevés evolúciós változás jellemzett. A baktériumoknál már bonyolultabb, de még mindig egysejtű algák több mint 1 milliárd éven keresztül (amit néhány paleontológus az angol „boring billion”, azaz „unalmas milliárdnak” hív) voltak jelen úgy, hogy nem fejtettek ki nagyobb ökológiai hatást. A baktériumokkal szemben evolúciós előnyre tettek szert, mégpedig azzal, hogy DNS-ük már a sejtmagon belül helyezkedik el (úgynevezett eukarióták, mint a ma élő állatok és növények). Ennek ellenére úgy tűnt, hogy ezt az előnyt nem tudták kihasználni. A tanulmány alapján ez 650 millió évvel ezelőtt megváltozott. Az algákról azonban nem maradt fenn fosszília.
Kulcs a koleszterin – zsírból kőzetek.
Ehelyett Brocks és munkatársai az Ausztrál Nemzeti Egyetemnél az algák sejtfalának molekuláris maradványait követték nyomon. Ezek a molekulák rokonságban állnak a testünkben is fellelhető koleszterinnel, mely „a legstabilabb dolgot alkotja bármely szervezetben – a zsírt” – mondta Brocks. Miután a sejtek többi része elenyészett, ezek a zsír részecskék megmaradtak és felszívódtak az üledékbe, ahol az idők során Ausztrália alapkőzetének részévé váltak.
Az alga, ami terraformálta a Földet. Amber Jarrett (balra) és Jochen Brocks
„A jelek azt mutatják, hogy az algák száma ezrekkel emelkedett, és a diverzitás robbanásszerűen megnőtt, ami később sem változott,” nyilatkozta Brocks. Ez az ökológiai csavar közvetlenül a föld egyik legnagyon környezeti katasztrófája után történt, amit a kriogén időszakban történt „hógolyó-Földnek” neveznek. Ekkor a Föld teljes egészét jég borította a sarkoktól az egyenlítőig, ahol a hőmérséklet akár -60 oC fok is lehetett. Az időszaknak 50 millió év múlva szakadt vége, amikor a légkörben felhalmozódott vulkanikus szén-dioxid egy óriási üvegházzá alakította a bolygót, amely egy második kataklizmában felolvasztotta a jeget. Brocks úgy véli, hogy a folyamatban kulcsfigura az a visszahúzódó jég, aminek hatására felszínre kerültek a kontinentális kőzetek, felszabadítva a tápanyagként szolgáló foszfátot. A foszfát később az olvadás előrehaladtával a tengerekbe és óceánokba mosódott.
A kutatók úgy gondolják, hogy a prekambiumi biológiai forradalom hajtóereje hasonló lehetett a napjainkban tapasztalható mezőgazdasági zöld forradalomhoz. Utóbbinak ugyanis a világszerte, bányákban kitermelt foszfát a mozgató rugója. „Ez az algásodás éppen akkor következett be, amikor az első állatok megjelentek,” – magyarázza Brocks. „A tápláléklánc alján lévő algák jelentették azt az energiát és tápanyagot, ami lehetővé tette nagyobb és bonyolultabb élőlények fejlődését.” Noah Planavsky, a Yale University munkatársa még az év elején tárta fel a hógolyó-Földet követő tápanyagkitörést. Szerinte az új kinyilatkoztatások „létfontosságúak.” „Ez az első bizonyíték arra, hogy az ökoszisztémákat összetettebb életformák uralják; az eukarióták,” – nyilatkozta a BBC-nek.
A Nature-ben megfogalmazott fejtegetésben a harvardi Andrew Knoll szintén méltatja a felfedezést. Állítása szerint az új eredmények „jelentős hozzájárulást” jelentenek az „élet és a fizikai környezet közötti kapcsolat” feltárásában, amely az állati evolúció egy kritikus pillanatában állt fenn. Abban egyetért tudóstársaival, hogy „a táplálék források változása segíthetett kikövezni az utat az állati radiációnak”, de hozzátette: „kulcsfontosságú kérdések továbbra is fennmaradtak.” „Az adatok megszerzéséhez precíz munkára volt szükség,” nyilatkozta MIT szakembere, Roger Summons, aki korábban együtt dolgozott Brocks-al. A tanulmányban mérlegelt prekambriumi olaj nanogrammjait fosszilis üzemanyag által okozott szennyeződésből kellett kinyerni. „Fejet kell hajtanom Jochen éleselméjűsége és kitartása előtt” – írta Summons e-mailben. „Az eredmények azt mutatják, hogy a részletek iránti aprólékos figyelem végső soron kifizetődik.”
Azonban úgy gondolja, hogy a történet nem teljes. Hasonlóképp vélekedik a cambridge-i Nick Butterfield is, aki az adatokat elfogadja, de azok értelmezésével nem ért egyet. Szerinte Brocks valójában megfordította az ok és okozati elemeket; úgy gondolja, hogy az algák robbanásszerű elszaporodása nem okozhatta az állatok elterjedését. Egy e-mail-ben azt írta: „Nincs bizonyíték arra, hogy az állati evolúciót korlátozta egy élelmiszerhiány.” Véleménye szerint ehelyett az állatok felemelkedése – pontosabban a szivacsoké – nyitotta meg az ökológiai utat az algák számára. Brocks és Butterfield a Párizsban tartott Goldschmidt geokémiai konferencia falai közt vitatták meg az értelmezéseiket. Brocks továbbra is kitart állítása mellett – az algák kitörése 650 millió évvel ezelőtt egy „fegyverkezési versenyt indított el”, aminek hatására az algát legelő, nagy testű élőlények nagyobb és mégnagyobb állatok prédái lettek – ez egészen a ma látott komplexitásig jutott.
