Kan komplexa liv först ha utvecklats i sjöar?

Livets ursprung

Livet började på jorden för miljarder år sedan. De första livsformerna var enkla cellcelliga organismer. Efter ungefär 3 miljarder år av liv som bara fanns i den encelliga sorten, dök flercelliga djurliv upp för cirka 600 miljoner år sedan. Härifrån diversifierade djurlivet mycket snabbt.

Vi vet alla att den ursprungliga encelliga variationen i livet, liksom de första flercelliga organismerna, först dök upp i vattenmiljöer innan de flyttade till land. Konventionell visdom säger att dessa livsformer först uppträdde i hav. Forskare har dock nyligen upptäckt att de tidigaste livsformerna troligen kan spåras tillbaka till sjöar.

Forskare som studerar Doushanto-formationen i Yangtze Gorges-området, södra Kina. |

Forntida sjöbäddfossiler upptäckta

Ett team av forskare under ledning av UC Riverside studerade stenprover i de gamla sjöbäddarna i Doushanto-formationen i Yangtze Gorges-området i södra Kina 2009 upptäckte fossil i denna gamla sjöbädd som föregick andra kända tidiga fossiler. Dessa nyligen upptäckta fossil i sjöbädden tros vara de äldsta djurprover som hittills upptäckts.

Många av de fossiler som finns i denna bergformation verkar vara de från mikroskopiska djurembryon. Dessa stenbäddar innehöll nästan inga vuxna exemplar. Det är oklart vilken betydelse detta konstaterande har för den övergripande forskningen.

Forskarna som deltog i studien samlade hundratals stenprover från flera platser i hela Sydkina. Under denna forskning genomförde de mineralogisk analys med röntgendiffraktion. De samlade också in och analyserade andra typer av geokemiska data. Huvudförfattare till studien, som publicerades i online-utgåvan 27–31 juli 2009 av Proceedings of the National Academy of Sciences, Tom Bristow, hade detta att säga:

"Vårt första ovanliga upptäckt i denna region var överflödet av ett lermineral som kallas smektit. I stenar i denna tid förvandlas smektit normalt till andra typer av lera. Smektiten i dessa sydkinesiska bergarter genomgick dock ingen sådan omvandling och har en speciell kemi som, för att smektiten ska bildas, kräver specifika förhållanden i vattnet - förhållanden som ofta finns i salta, alkaliska sjöar.

"Alla våra analyser visar att bergens mineraler och geokemi inte är kompatibla med avsättning i havsvatten. Dessutom fann vi smektit endast på vissa platser i Sydkina, och inte enhetligt som man kan förvänta sig för marina avsättningar. Detta var en viktig indikator på att klipporna som var värd för fossilerna var inte marina från sitt ursprung. Sammantaget visade flera rader bevis för oss att dessa tidiga djur bodde i en sjömiljö. "

Forskningen drog slutsatsen att dessa klippformationer var resterna av gamla sjöar och inte gamla hav. Resultaten tyder på att dessa fossiler är resterna av varelser som bodde i en sjömiljö och inte i en marin miljö.

Forntida embryon finns i Doushanto-formationen. |

Varför denna upptäckt är chockerande

Enligt forskarna som är involverade i forskningen är sjöar relativt kortlivade funktioner på jorden, och miljöer i sjöar är inte nästan lika konsekvent som havens. De hävdar att det är oerhört förvånande att livet kunde ha börjat i sjöar snarare än i hav. Dessa forskare hävdar att hav är mycket mer stabila och erbjuder en mycket mer konsekvent miljö där livet kan överleva och utvecklas till mer komplexa livsformer.

Martin Kennedy, professor i geologi vid Institutionen för geovetenskaper som deltog i forskningen sa:

"Vi vet att livet i haven är mycket annorlunda än livet i sjöar, och åtminstone i den moderna världen är haven mycket mer stabila och konsekventa miljöer jämfört med sjöar som tenderar att vara kortlivade egenskaper relativt till, säger, utvecklingshastigheter. Därför är det förvånande att det första beviset på djur vi hittar är associerat med sjöar, en mycket mer varierande miljö än havet. "

Närvaron av dessa forntida sjöfossiler, daterade till 600 miljoner år sedan, ställer frågor om vilka aspekter av jordens miljö som har förändrats under denna tid för att möjliggöra djurutveckling.

Forskarna blev chockade över att upptäcka att de äldsta fossil som hittills hittades kom från sjöbäddar, snarare än från marina sediment som vanligtvis väntas baserat på tidigare vetenskapliga teorier. Martin Kennedy fortsatte att säga att:

"Det är också möjligt att liknande åldriga eller äldre organismer också fanns i marina miljöer och vi har inte hittat dem. Men åtminstone visar vårt arbete att utbudet av tidiga djurens livsmiljöer var mycket mer expansivt än för närvarande antog och höjer spännande möjlighet att djurutveckling först inträffade i sjöar och är knuten till någon miljöaspekt som är unik för sjömiljöer. Dessutom kan sjöar ha begränsad storlek och inte är kopplade till varandra, men det har skett en betydande parallell utveckling av organismer. Nu måste vi vänta och se om liknande fossiler finns i marina sediment. "

Forskarna som deltog i denna studie har inte uteslutit möjligheten att liv har utvecklats i marina miljöer samtidigt med livet som finns i de gamla sjöbäddarna. De kommer att fortsätta söka efter fler bevis på liv i havsediment för att se om det finns liknande åldriga fossiler att upptäckas där.

Antika sjöar såg troligen mycket annorlunda ut än i dag. |

Är detta verkligen så överraskande?

Jag tycker inte att det är särskilt förvånande att tro att flercelliga djur först har utvecklats i sjömiljöer snarare än i hav. Om sjömiljöerna förändras ständigt måste djuren anpassa sig och utvecklas för att överleva under dessa ständigt föränderliga förhållanden. När sjöarna innehållande djurliv började torka eller deras förhållanden på annat sätt började förändras måste djuren som lever i dem snabbt utvecklas för att anpassa sig till sin nya miljö. Djuren som inte anpassade sig tillräckligt snabbt skulle ha försvunnit mycket snabbare än de som utvecklats för att överleva under de förändrade förhållandena. Livsformerna som lever i en stabil miljö som havet har mindre behov av att utvecklas och anpassa sig till andra miljöer än varelserna som lever i de mindre stabila miljöerna i en sjö.

De tidiga livsformerna som bodde i de instabila sjömiljöerna måste utvecklas för att hantera svängningar och förändringar i deras miljö och blev mycket mer motståndskraftiga som ett resultat. Alla havsbeboande livsformer som kan ha existerat skulle inte behöva utvecklas eller anpassas, så de skulle naturligtvis förbli desamma och ta mycket längre tid att utvecklas.

Fossiler av liknande åldriga enscelliga organismer finns troligen i ett bredare spektrum av miljöer. De fluktuerande förhållandena i sjömiljöer gav sannolikt upphov till mer komplexa och anpassningsbara organismer förr än de mer stabila havsmiljöerna.

Forskningskällor:

phys.org/news/2009-07-earliest-animals-lake-environment.html

livescience.com/7826-oldest-animal-fossils-lakes-oceans.html