En geomikrobiolog ved Washington University i St. Louis har foreslått at evolusjon er den primære drivkraften i den tidlige jordens utvikling snarere enn fysiske prosesser, for eksempel platetektonikk.
Carrine Blank, Ph.D., Washington University assisterende professor i geomikrobiologi ved Institutt for Earth & Planetary Sciences in Arts & Sciences, som studerer Cyanobacteria - bakterier som bruker lys, vann og karbondioksid for å produsere oksygen og biomasse - har konkludert med at disse arter startet sin start på jorden i ferskvannssystemer på kontinenter og utviklet seg gradvis til å eksistere i brakkvannsmiljøer, deretter høyere saltmiljøer, marine og hyper saltvannsmiljøer (saltpust).
Cyanobakterier er organismer som ga opphav til kloroplaster, oksygenfabrikken i planteceller. For en halv milliard år siden Cyanobacteria predated mer komplekse organismer som multi-cellular planter og fungerte i en verden der oksygennivået i biosfæren var mye mindre enn det er i dag. I løpet av den svært lange levetiden har Cyanobacteria utviklet et system for å overleve et gradvis økende oksiderende miljø, noe som gjør dem til interesse for et bredt spekter av forskere.
Blank er i stand til å trekke hypotesen sin fra slektstrær hun tegner om Cyanobacteria. Observasjonene hennes vil sannsynligvis føre til debatt blant biologer og geologer som studerer et av jordens mest kontroversielle tidsepoker - for rundt 2,1 milliarder år siden, da cyanobakterier først oppsto på jorden. Dette var en tid hvor jordens atmosfære hadde en utrolig, mystisk og uforklarlig økning i oksygen, fra ekstremt lave nivåer til 10 prosent av hva den er i dag. Det var tre - noen sier fire - globale isdannelser, og fossilprotokollene gjenspeiler et stort skifte i antall organismer som metaboliserer svovel og et stort skifte i karbonsykling.
"Spørsmålet er: Hvorfor?" sa Blank.
”Mitt bidrag er forsøket på å finne evolusjonære forklaringer på disse store endringene. Det var mange evolusjonsbevegelser i Cyanobacteria på dette tidspunktet, og bakteriene hadde innvirkning på jordas utvikling. Geologer i det siste har stolt på geologiske hendelser for overganger som utløste endring, men jeg argumenterer for at mange av disse tingene kan være evolusjonære. "
Blank presenterte forskningen sin på det årlige møtet i Geological Society of America, som ble holdt 7. - 10. november i Denver.
Blanks funn at Cyanobacteria dukket opp først i innsjøer eller bekker i ferskvann er motsatt.
"De fleste har antakelsen om at Cyanobacteria kom ut av et marint miljø - tross alt er de fremdeles viktige for marine miljøer i dag, så det må de alltid ha vært," sa Blank. “Da Cyanobacteria begynte å vises, var det ingen ozonskjold, så UV-lys ville ha drept det meste. De måtte enten ha funnet på måter å takle UV-lyset på - og det er bevis på at de har laget UV-absorberende pigmenter - eller funnet måter å vokse under sedimenter for å unngå lyset. ”
For å studere utviklingen av Cyanobacteria tegnet Blank et ryggradstrær ved å bruke flere gener fra hele genomsekvenser. Ytterligere arter ble tilsatt treet ved bruk av ribosomale RNA-gener. Morfologiske tegn, for eksempel tilstedeværelsen eller fraværet av et skjede, enscellulær eller glødende vekst, tilstedeværelsen eller fraværet av heterocyster? en tykkvegget celle som oppstår med intervaller? ble kodet og kartlagt på treet. Fordelingen av trekk ble sammenlignet med de som ble funnet i fossilprotokollen.
Cyanobakterier som dukket opp for rundt to milliarder år siden, ble komplekse mikrober som hadde større cellediametere enn tidligere grupper - minst 2,5 mikron. Blanks tre viser at flere morfologiske trekk oppstod uavhengig av flere linjer, blant dem en kappestruktur, glødende vekst, evnen til å fikse nitrogen, termofili (kjærlighet til varme), bevegelighet og bruk av sulfid som elektronisk donor.
"Vi vil trenge mange analyser av mikrofossilplaten av seriøse paleobiologer for å se hvor lyden denne hypotesen er," sa Blank. “Denne tidsrammen er et av de største gåtene for både biologer og geologer. Det skjer enormt mye i den geologiske referansen. ”
Originalkilde: WUSTL News Release
