En geomikrobiolog ved Washington University i St. Louis har foreslået, at evolution er den primære drivkraft i den tidlige Jordens udvikling snarere end fysiske processer, såsom pladetektonik.
Carrine Blank, Ph.D., Washington University assisterende professor i geomikrobiologi ved Institut for Jord- og planetariske videnskaber i Arts & Sciences, studerer Cyanobacteria - bakterier, der bruger lys, vand og kuldioxid til at producere ilt og biomasse - har konkluderet, at disse arter startede på Jorden i ferskvandssystemer på kontinenter og udviklede sig gradvist til at eksistere i brakvandsmiljøer, derefter højere saltmiljøer, marine og hyper saltvand (saltskorpe) miljøer.
Cyanobakterier er organismer, der gav anledning til chloroplaster, iltfabriken i planteceller. For en halv milliard år siden cyanobakterier foregik mere komplekse organismer som multicellulære planter og fungerede i en verden, hvor iltniveauet i biosfæren var meget mindre, end det er i dag. I løbet af deres meget lange levetid har Cyanobacteria udviklet et system til at overleve et gradvist stigende oxiderende miljø, hvilket gør dem af interesse for en bred vifte af forskere.
Blank er i stand til at trække sin hypotese ud fra slægtstræer, hun tegner af Cyanobacteria. Hendes observationer vil sandsynligvis tilskynde til debat blandt biologer og geologer, der studerer et af Jordens mest kontroversielle epoker - for cirka 2,1 milliarder år siden, da cyanobakterier først opstod på Jorden. Dette var en tid, hvor Jordens atmosfære havde en utrolig, mystisk og uforklarlig stigning i ilt, fra ekstremt lave niveauer til 10 procent af, hvad det er i dag. Der var tre - nogle siger fire - globale isdannelser, og den fossile rekord afspejler et stort skift i antallet af organismer, der metaboliserer svovl og et stort skift i kulstofcykling.
”Spørgsmålet er: Hvorfor?” sagde Blank.
”Mit bidrag er forsøget på at finde evolutionære forklaringer på disse store ændringer. Der var masser af evolutionære bevægelser i Cyanobacteria på dette tidspunkt, og bakterierne påvirkede Jordens udvikling. Geologer i fortiden har været afhængige af geologiske begivenheder for overgange, der udløste forandring, men jeg argumenterer for, at mange af disse ting kunne være evolutionære. ”
Blank præsenterede sin forskning på det årlige møde i Geological Society of America, som blev afholdt den 7.-10. November i Denver.
Blanks konstatering af, at Cyanobacteria dukkede op først i søer eller vandløb i ferskvand er modsat.
”De fleste har den antagelse, at Cyanobacteria kom ud af et havmiljø - når alt kommer til alt er de stadig vigtige for havmiljøer i dag, så de skal altid have været det,” sagde Blank. ”Da Cyanobakterier begyndte at dukke op, var der ingen ozonskjold, så UV-lys ville have dræbt det meste. De måtte enten være kommet frem til måder at håndtere UV-lys på - og der er bevis for, at de lavede UV-absorberende pigmenter - eller finde måder at vokse under sedimenter for at undgå lyset. ”
For at studere udviklingen af Cyanobacteria trak Blank op et rygradstræ ved hjælp af flere gener fra hele genomsekvenser. Yderligere arter blev føjet til træet ved anvendelse af ribosomale RNA-gener. Morfologiske karakterer, for eksempel tilstedeværelsen eller fraværet af en kappe, enscellulær eller filamentøs vækst, tilstedeværelsen eller fraværet af heterocyster? en tykvægget celle, der forekommer med intervaller? blev kodet og kortlagt på træet. Fordelingen af træk blev sammenlignet med dem, der findes i fossilprotokollen.
Cyanobakterier, der opstod for omkring to milliarder år siden, blev ved at blive komplekse mikrober, der havde større cellediametre end tidligere grupper - mindst 2,5 mikron. Blanks træ viser, at flere morfologiske træk opstod uafhængigt af flere linjer, blandt dem en hylsestruktur, trådformet vækst, evnen til at fikse nitrogen, termofili (kærlighed til varme), motilitet og brugen af sulfid som elektronisk donor.
”Vi har brug for masser af analyser af mikrofossiloptegnelsen af seriøse paleobiologer for at se, hvor lyd denne hypotese er,” sagde Blank. ”Denne tidsramme er et af de største gåder for både biologer og geologer. Der sker da en enorm mængde ting i den geologiske registrering. ”
Original kilde: WUSTL nyhedsmeddelelse
