Microbiële matten die vóór de Cambrische explosie op de zeebodem bestonden, vormden de basis voor het ontstaan ​​van vroege dieren, nieuw onderzoek naar sporenfossielen van dat vroege leven heeft gevonden.

Toen Charles Darwin schreef: Over de herkomst van soorten en tientallen jaren daarna, wetenschappers schreven het begin van het dierenleven toe aan het Cambrium, uiteindelijk vastgezet op ongeveer 540 miljoen jaar geleden toen trilobieten en andere meercellige organismen in een relatief kort tijdsbestek ontstonden.

In recente jaren, echter, verbazingwekkende complexiteit is ontdekt in de periode vlak voor de komst van de Cambrische explosie, herziening van de wetenschappelijke kijk op de oorsprong van de meest complexe, meercellig leven op aarde.

"Tegen de tijd dat we bij het Cambrium komen - dat veel meer bekende organismen heeft - was er al veel van de evolutie op aarde gebeurd, " zegt paleobioloog Mary Droser van het NASA Astrobiology Institute aan de Universiteit van Californië, Rivieroever.

Droser is de hoofdauteur van een recent gepubliceerd artikel in de Annual Review of Earth and Planetary Sciences waarin de omstandigheden worden beschreven die hebben geleid tot de opkomst van de vroegste dieren in de late Ediacaran-periode (een tijdperk dat duurde van 635 tot 540 miljoen jaar geleden) van het Precambrium, en de stadia van evolutie die tot hun overheersing hebben geleid. Classificatie is moeilijk gebleken voor zachtaardige Ediacara-biota, omdat hun overblijfselen zijn ingekapseld in enkele van de oudste rotsen op de planeet. Echter, verenigende eigenschappen zoals meercelligheid, bilaterale lichaamsvormen en beweging om voedsel te vinden zijn de afgelopen jaren opgedoken. Droser zei dat het tijd was om het gepubliceerde onderzoek over het onderwerp samen te stellen en te synthetiseren.

Hoewel wetenschappers de Ediacaran alom hebben gecrediteerd voor het herbergen van het vroege dierenleven, onderzoekers richtten zich vooral op fossiele impressies van individuele exemplaren. Droser en haar collega's, James Gehling en Lidya Tarhan, nam een ​​andere benadering door microbiële texturen te onderzoeken, bewijs van mobiliteit en soortassociaties tussen fossiele bedden om aanwijzingen te verzamelen over hun ecologie en evolutie.

Door te bestuderen hoe en waarom vroege dieren zich vestigden of verplaatsten, kunnen wetenschappers een kijkje nemen in het leven van deze lang vervlogen dieren en de aanpassingen die ze gebruikten om te overleven, inclusief welke soorten oppervlakken ze koloniseerden en hoe ze reisden en aten.

"Een van de dingen waar we naar kijken is het bewijs van mobiliteit, in tegenstelling tot het organisme zelf, ' zei Droger.

Een schat aan mobiele informatie is te vinden over de Ediacaran in sporenfossielen, in de vorm van "voetafdrukken" achtergelaten door de dieren wanneer ze bewogen en interactie hadden met de omgeving in plaats van met hun eigenlijke lichaamsdelen.

"We kijken niet alleen naar de prachtige fossielen, maar naar alles wat er is, " zegt Droser. "Het is kijken naar de rare en ongewone dingen die eigenlijk veel van het inzicht verschaffen."

Wortelachtige ankers die zeewaaierachtige organismen aan het substraat bevestigden, krassen achtergelaten door weekdierachtige algeneters, en mijnholen achtergelaten door wormachtige dieren zijn allemaal voorbeelden van de sporen die deze uitgestorven wezens achterlieten.

Vóór de alomtegenwoordigheid van roofdieren, sediment mixers en decomposers, wat zich op de zeebodem ophoopte, was niet alleen organisch materiaal dat op de zeebodem viel, maar ook slijmachtige lagen microben die de zandbodem bedekten, microbiële matten genoemd. "Denk aan vijverschuim, ' zegt Droger.

Het bereik en de diversiteit van microbiële matten die als houvast dienden voor de Ediacara-biota, zouden nog belangrijker blijken te zijn voor de ecologie van deze oude habitats. De matten boden een alternatief pad van de vrij zwevende levensstijl van microscopisch kleine algen en bacteriën als iets voor de nieuwe en ondernemende soorten om zich te hechten aan of zich te voeden op een verschuivende zeebodem. De stabiliteit en de complexiteit van het milieu die door de kleverige matten werden geboden, maakten de uitgestrekte zeebodem bewoonbaar.

Het uiterlijk, diversificatie, en evolutie van Ediacara biota zijn onlosmakelijk verbonden met deze matten. Onderzoekers hebben ontdekt dat met de opkomst van complexe dieren vooruitgang wordt geboekt in de microbiële matten zelf, het blootleggen van de ecologische wisselwerking tussen de soorten, zegt Drozer.

De komst van mobiele taxa speelde de cruciale rol bij het koloniseren van andere matten na grote verstoringen, zoals grote stormen, waardoor totale uitroeiing van de gemeenschap wordt voorkomen. Mobiele en immobiele dieren maakten gebruik van de textuurkwaliteiten van de matten die verschillende microbebrouwsels vertegenwoordigen, van microbiële opeenhoping van sediment tot hobbelige structuren die lijken op "olifantenhuid" of "bellentreinen".

Microbiële texturen zijn een indicatie om te begrijpen hoe sediment, micro-organismen en macro-organismen wisselden met elkaar in om consorten van dieren te produceren, of assemblages, gevonden in regelmatige associatie over fossiele bedden. Het stratigrafische record van Ediacaran toont drie verschillende groepen dieren die achtereenvolgens tevoorschijn kwamen - de Avalon, Witte Zee en Nama-assemblages - elk met hun eigen strategieën om hun veranderende omgeving te exploiteren, verspreiden en vervolgens afnemen voordat velen evolutionaire doodlopende wegen ontmoetten.

de Ediacaran, vol explosieve diversiteit, zag de eerste opkomst van succesvolle bilaterale dieren die later zouden leiden tot de eerste gewervelde dieren van de aarde, mobiliteit, vroege weekdieren, skeletten, plantachtige reproductie en bevolkingsstrijd zoals concurrentie om hulpbronnen en ruimte, die tegenwoordig allemaal vitale componenten zijn van moderne dierlijke ecosystemen.

"We zouden stellen dat het begin van het dierenleven zoals we dat kennen begint in het Precambrium, "zegt Droser. "Tegen de tijd dat je bij het Cambrium bent, alle grote groepen zijn gevestigd."

Droser zei dat het bestuderen van de ecologie en evolutie vóór de Cambrische explosie belangrijke inzichten biedt in hoe de vroege stadia van de evolutie van complex leven zich op andere planeten kunnen afspelen.

"Het is veel goedkoper en gemakkelijker om terug te gaan in de tijd op onze eigen planeet en te vragen:"Droeger zegt, "'Hoe wisselden de atmosfeer en de oceaanchemie met de aard van prokaryoten, eukaryote en meercellige evolutie om een ​​planeet te produceren met dit complexe groene schuim eromheen?"

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NASA's Astrobiology Magazine. Verken de aarde en daarbuiten op www.astrobio.net.