Poziom tlenu kluczem do ewolucji zwierząt.

31.10.2014

 

Poziom tlenu w atmosferze w ciągu miliarda lat lub więc przed powstaniem zwierząt był zbyt niski do rozwoju dla złożonych form życia,  zgodnie z nowymi badaniami.

Odkrycia, opisane w czasopiśmie Science, sugerują, że pojawienie się zróżnicowanych form życia zwierzęcego na Ziemi około 800 milionów lat temu, został wywołany przez wzrost poziomu tlenu - i to nie tylko innowacje genetyczne w poszczególnych organizmach.

"Nikt nie wątpi, że poziom tlenu był niski, ale jak niski jest prawdziwą niespodzianką", mówi jeden z autorów badania dr Peter McGoldrick z Uniwersytetu Tasmanii.

"Nasza praca pokazuje, że poziomy te stanowiły tylko 0,1% z obecnych poziomów atmosferycznych, które są istotne z ewolucyjnego punktu widzenia, ponieważ biolodzy uważają, że złożone wielokomórkowe formy życia wymagają znacznie większej ilości tlenu niż 0,1 %."

To jest pierwszy raz, kiedy można było być w stanie oszacować poziom tlenu w atmosferze w okresie połowy proterozoiku między 0,8 do 1,8 miliarda lat temu.

McGoldrick opisuje ten okres w historii Ziemi jako "nudne miliardy", kiedy życie pozostawało w dużej mierze w stagnacji i niezmienne od pojawienia się złożonych komórek około 2 miliardów lat temu, a nagłej dywersyfikacji wielokomórkowych zwierząt, około 800 milionów lat temu.

Naukowcy wiedzieli już, że tlen zaczął gromadzić się w atmosferze za pomocą fotosyntezy kiedy to rośliny zaczęły produkować tlen ponad trzy miliardy lat temu.

Zatem zastanówmy się, dlaczego gatunki zwierząt nie rozwijały się podczas nudnego miliarda lat prowadzącym do końca proterozoiku, gdy większość badaczy myślała, że jest tlenu aż w nadmiarze.

"Wiedzieliśmy, że poziom tlenu wzrósł, ale nie wiem, czy w ilości 1, 10 lub 40 % w stosunku do obecnej wartości", mówi McGoldrick.

"To wyjaśnia, dlaczego złożone zwierzęta nie pojawiały się w zapisie skalnym, aż do momentu od 750 do 800 milionów lat temu, po prostu nie było wystarczająco dużo tlenu do procesów metabolicznych, które były niezbędne do życia."

Wzrost poziomu tlenu atmosferycznego nie był stały - skoki i spadki były spowodowane wahaniami aktywności bakterii i geochemicznych, takich jak ruchy tektoniczne i wietrzenia.

 

Chrom jest kluczem

Stężenie tlenu w atmosferze oznaczono badając stosunki izotopów chromu w próbkach skał. To dostarczyło informacji na temat poziomu tlenu na miliard lub więcej lat, które doprowadziły do "eksplozji kambryjskiej" - gdy większość głównych grup zwierząt pojawiło się na naszej planecie.

Próbki pochodziły z Chin, Kanady, Stanów Zjednoczonych i 1,4 miliardy lat starych złóż rudy żelaza z formacji Sherwin pobliżu Borroloola w Terytorium Północnym.

Chrom jest zazwyczaj związana w skałach jako chrom III. Jednakże, to konwersja do chromu IV, jeśli istnieje co najmniej 0,1% tlenu w atmosferze.

"Jeśli jest mniej niż 0,1% tlenu w powietrzu, izotopy chromu nie zmieniają się", mówi McGoldrick.

"Nasze badanie pokazuje, że chrom w skałach starszych niż 800 milionów lat nie uległy zmianie, co oznacza, że ​​poziom tlenu w atmosferze był mniej niż 0,1 procent do tego czasu."

Tylko zróżnicowane organizmy wielokomórkowe po zwiększeniu poziom tlenu w atmosferze około 800 mln lat temu, mogły się rozwijać.

źródło: ABC Science