Wetenschappers hebben lang nagedacht over hoe en wanneer de evolutie van prokaryoten tot eukaryoten plaatsvond. Een gezamenlijk onderzoeksteam van de Tohoku University en de University of Tokyo heeft mogelijk enkele antwoorden gegeven na het ontdekken van nieuwe soorten microfossielen van 1,9 miljard jaar oud.

Details van hun bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Precambrian Research op 19 augustus 2022.

De Gunflint-formatie doorkruist het noordelijke deel van Minnesota naar Ontario, langs de noordwestelijke oevers van Lake Superior. De eerste bacteriële microfossielen werden daar in 1954 ontdekt, en Gunflint-microfossielen worden nu erkend als een "benchmark" op het gebied van levensevolutie.

Toch is er sinds de jaren zeventig weinig onderzoek gedaan naar de diversiteit van Gunflint-microfossielen en is er geen sluitend bewijs van eukaryote microfossielen gerapporteerd.

Om de microfossielen opnieuw te beoordelen, voerde het onderzoeksteam een ​​geologisch onderzoek uit van de Gunflint-formatie en verzamelde het microfossiele bevattende rotsen. Na onderzoek van de driedimensionale vorm en grootteverdeling van de microfossielen, hebben ze vijf soorten microfossielen opgegraven:koloniale, ellipsoïdale, intracellulaire inclusiedragende (ICI), doornuitsteeksels en staartdragende typen.

"De nieuw gevonden exemplaren zijn functioneler", zei de leider van het team Kohei Sasaki, een onderzoeksmedewerker aan de Tohoku University. "De ellipsoïde microfossielen lijken op moderne cyanobacteriën, die evolueerden om hun tolerantie voor ruwe omgevingen te verbeteren, terwijl chemische analyse aantoonde dat de ICI-microfossielen boordevol voedingsstoffen zaten."

Dit levert bewijs dat de micro-organismen zijn geëvolueerd om voedingsstoffen op te slaan die omgevingsstress kunnen doorstaan.

Ondertussen vertoonden de doornuitsteeksels en staartdragende typen eigenschappen die gunstig zijn voor de beweeglijkheid en nutriëntenoverdracht tussen cellen, een typisch morfologisch kenmerk van eukaryoten.

"Hoewel de grootte van cellen per definitie prokaryoot is, hadden ze al eukaryote functies ontwikkeld", voegde Sasaki eraan toe. Dit geeft aan dat prokaryoten mogelijk begonnen zijn met het diversifiëren van hun functies en zich voorbereiden op evolutie vóór de opkomst van eukaryoten 1,8-1,6 miljard jaar geleden.

Het team speculeert dat de unieke omgeving destijds de uiteenlopende expansie van microbiële vormen mogelijk maakte. De botsing van landmassa's versnelde de oxidatieve verwering van het verse continent naar de oceaan. Dit verhoogde de nutriëntenvoorraden en verhoogde zeewatertemperaturen, waardoor het mariene milieu onstabiel werd.

"Onder dergelijke omstandigheden hebben micro-organismen waarschijnlijk hun morfologie gediversifieerd als een overlevingsstrategie, waardoor de weg werd vrijgemaakt voor eukaryoten om te evolueren", vervolgde Sasaki.

De historische ontdekking van Sasaki en zijn team zal wetenschappers helpen de timing en factoren vast te stellen die de evolutie van prokaryoten naar eukaryoten hebben ingeluid, niet alleen voor geologische betekenis, maar ook voor het gebied van levenswetenschappen en evolutionaire biologie. + Verder verkennen

Microfossielen, mogelijk de oudste ter wereld, hadden biologische kenmerken