Niet meer dan 540 miljoen jaar geleden was er een enorme hausse in de diversiteit aan dieren op aarde. De eerste grotere dieren evolueerden in wat tegenwoordig bekend staat als de Cambrische explosie. In de tijd die volgde, de dieren evolueerden en werden groter, maar gelijktijdig met de evolutie van dieren, het zuurstofgehalte in de atmosfeer daalde en dit vertraagde tijdelijk de straling. Echter, daaropvolgende oxygenatie en groei van algen voegden energie toe aan de voedselketen en brachten de explosie van het leven op gang.

In een nieuwe wetenschappelijke studie onderzoekers van het GLOBE Institute van de Faculteit der Gezondheids- en Medische Wetenschappen, Universiteit van Kopenhagen, hebben nu geconstateerd dat de dieren zelf waarschijnlijk hebben bijgedragen aan een aanpassing van het zuurstofgehalte en daarmee indirect hun eigen ontwikkeling hebben gestuurd.

"Voor de eerste keer, we zijn erin geslaagd de 'hartslag van de aarde' te meten, begrepen als de dynamiek tussen het zuurstofgehalte en de productiviteit op aarde. We hebben ontdekt dat niet alleen het milieu en het zuurstofgehalte de dieren beïnvloeden, maar dat, waarschijnlijk, de dieren beïnvloeden het zuurstofgehalte, ", zegt universitair hoofddocent Tais Wittchen Dahl van het GLOBE Institute.

Om te begrijpen wat het zuurstofniveau op aarde regelt, de onderzoekers hebben gekeken naar kalksteen die is afgezet op de oceaanbodem tijdens de Cambrische explosie 540-520 miljoen jaar geleden. Uit de verhouding van uranium-238 tot uranium-235 in de oude kalk blijkt hoeveel zuurstof er destijds in de oceanen zat. De onderzoekers hebben dus enkele enorme schommelingen kunnen zien tussen twee extreme omstandigheden, waar de oceaanbodem bedekt was met zuurstofrijk of zuurstofarm water, respectievelijk. Het zijn deze fluctuaties op wereldschaal waarvan ze denken dat de dieren er zelf aan hebben bijgedragen.

Tijdens de Cambrische explosie, de zeedieren evolueerden. Ze werden groter, begon te bewegen op de oceaanbodem, aten elkaar op en ontwikkelden skeletten en schelpen. Vooral, het nieuwe vermogen om te bewegen is interessant omdat de dieren door de modder op de oceaanbodem ploegden, en als gevolg daarvan werd veel van het fosfaat in het water in plaats daarvan gebonden in de oceaanbodem. Fosfaat is een voedingsstof voor algen in de oceanen, en algen maken fotosynthese, die zuurstof produceert.

"Minder fosfaat produceerde minder algen, wat in de loop van de geologische tijd leidde tot minder zuurstof op aarde, en door de zuurstofarme omstandigheden, de grotere dieren trokken weg. Toen de dieren weg waren, het zuurstofgehalte zou weer omhoog kunnen gaan en gunstige leefomstandigheden kunnen creëren, en toen herhaalde het proces zich, ", legt Wittchen Dahl uit.

"Op deze manier, de moddergravende dieren zelf hielpen het zuurstofniveau onder controle te houden en de anders explosieve evolutie van het leven te vertragen. Het is geheel nieuw dat we het waarschijnlijk kunnen maken dat een dergelijke dynamiek tussen de dieren en de omgeving bestaat. En het is een zeer belangrijke ontdekking om de mechanismen te begrijpen die het zuurstofniveau op aarde regelen."

Het begrijpen van de mechanismen die het zuurstofniveau op onze planeet regelen, is niet alleen belangrijk voor het leven op aarde. Een beter begrip van de dynamiek tussen zuurstof en leven - de hartslag van de aarde - zal ons ook dichter bij een beter begrip brengen van mogelijk leven op andere planeten.

"Zuurstof is een biomarker - iets van waar je naar op zoek bent als je elders in het universum naar leven zoekt. En als het leven op zich helpt om het zuurstofniveau te beheersen, veel waarschijnlijker is dat er ook leven zal zijn op plaatsen waar zuurstof aanwezig is, ', zegt Wittchen Dahl.

Het interpreteren van de miljoen jaar oude dynamiek komt het dichtst in de buurt bij het maken van een wereldwijd experiment. Aangezien het niet mogelijk is om te testen hoe u het wereldwijde zuurstofniveau vandaag de dag zou kunnen beïnvloeden, wetenschappers moeten in plaats daarvan hun toevlucht nemen tot het verleden om inzicht te krijgen in de dynamiek die de hartslag van de aarde vormt - en op deze manier het misschien een beetje gemakkelijker maken om het leven op onze eigen en op andere planeten te begrijpen.