Moleculaire klokdata voor de eerste dieren die op aarde rondlopen, komen niet overeen met het fossielenbestand. Door het ongelijksoortige DNA van twee verschillende soorten te vergelijken en te extrapoleren hoe lang het zou duren voordat ze zouden muteren van een gemeenschappelijke voorouder, suggereert dat dieren 833-650 miljoen jaar geleden bestonden, maar de oudste dierlijke fossielen die tot nu toe zijn ontdekt, dateren slechts 580 miljoen jaar oud. Een verklaring is de tekortkomingen in het fossielenarchief:er bestonden wel dieren, maar de rotsen en de omgeving waren pas 580 miljoen jaar geleden geschikt voor fossilisatie. Nutsvoorzieningen, energiedispersieve röntgenspectroscopie en infraroodspectroscopie met hoge resolutie hebben de mineralen in de modderstenen rond oude microfossielen geïdentificeerd, geeft inzicht in hun vorming, wat suggereert dat de juiste omstandigheden voor fossilisatie bestonden lang voordat de eerste dierlijke fossielen die tot nu toe werden gevonden, zich begonnen te vormen. De resultaten kunnen ook een aanwijzing zijn voor de beste manier om naar bewijs van leven op Mars te zoeken.

Dieren zijn relatief recente ontwikkelingen op aarde, voorafgegaan door ongeveer 3,5 tot 4 miljard jaar microben. "Vervolgens, net voor de laatste 500 miljoen jaar, dingen worden ineens groot, en we krijgen voor het eerst dieren, " zegt Ross Anderson, een onderzoeker in Aardwetenschappen aan de Universiteit van Oxford in het VK. Zijn inspanningen om deze gebeurtenissen te begrijpen, brachten hem ertoe op zoek te gaan naar de fossielen van microscopisch kleine organismen van meer dan 500 miljoen jaar oud die dateren van vóór deze "Cambrische explosie" van grotere levensvormen.

Voor een lange tijd, experts hadden aangenomen dat er geen leven was vóór de Cambrische explosie. De ontdekking in de jaren vijftig van "microfossielen" die dateren van vóór grotere fossielen in een stuk vuursteen in Canada - de vuursteenhoornkiezel - leidde tot de jacht op meer microfossielen. De conserveringsprocessen in cherts en fosfaten zijn goed begrepen, maar het bleek dat de overgrote meerderheid van de microfossielen werd gevonden in moddersteen, en hun vormingsprocessen waren nog onduidelijk, net als de redenen waarom sommige modderstenen microfossielen herbergden, terwijl andere dat niet deden. "We vroegen ons af, 'Is er een chemische samenstelling van deze modderstenen die vrij precies is en kenmerkend zou zijn voor de rotsen waar we de fossielen zullen vinden?'", zegt Ross.

Fossielen van grotere dieren zijn ook gevonden in jongere mudstones, en deze omvatten dieren die geen harde skeletten of schelpen hebben, die bestand zijn tegen verval. De ontdekking van verschillende van deze fossielen in een stuk steen in Canada, de Burgess Shale genaamd, bracht een aantal hypothesen voort over de processen die deze grotere fossielen vormen. Een theorie is dat deze fossielen zich in modderstenen vormen door een polymerisatieproces dat lijkt op het looien van leer. Kleimineralen in de moddersteen binden zich met de organische stof van het dode dier en polymeriseren, waardoor de zachte weefsels beter bestand zijn tegen verval. Maar de bacteriën en algen die in microfossielen worden bewaard, zijn gemaakt van verschillende organische materialen, dus het was twijfelachtig dat dezelfde processen van toepassing zouden zijn.

Een paar jaar geleden, Anderson en zijn collega's hadden geëxperimenteerd met het kweken van de bacteriën die verval veroorzaken in verschillende moddersteenstoffen. Ze ontdekten dat het kleimineraal kaoliniet - een aluminosilicaat - de groei van de bacteriën remde, die ook zouden kunnen helpen om dode dieren te behouden. Hoewel de informatie over de mineralogie rond fossielen van grote dieren in moddersteen verre van compleet is, wat bekend is, ondersteunde het idee dat kaoliniet een rol speelde bij het behoud ervan en mogelijk zelfs betrokken was bij het polymerisatieproces. Anderson en zijn collega's vroegen zich af of kaoliniet aanwezig zou kunnen zijn in de modderstenen die microfossielen herbergen, helpen deze micro-organismen te behouden, te. De uitdaging was om de mineralen direct naast de celwand te identificeren in deze kleine, zeldzame microfossielen om te zien of ze door dezelfde processen zijn bewaard.

Door microscopisch kleine plakjes te snijden over de rotslaag die het microfossiel herbergt en vervolgens een verticale doorsnede door het microfossiel, ze waren in staat om een ​​halo van mineraal een paar micrometer dik rond het microfossiel te onderscheiden. Van energie-dispersieve röntgenspectra, ze konden vaststellen dat er aluminium in de halo aanwezig was, maar ze konden het exacte mineraal niet bevestigen. Infrarood spectrale gegevens geven informatie over hoe moleculen in het monster kunnen trillen of anderszins reageren op invallende infraroodstraling, geeft de exacte identiteit van het mineraal. Echter, de spectra van verschillende kleisoorten lijken erg op elkaar, en spectra met hoge resolutie en dus een hoog signaal zijn nodig om ze uit elkaar te houden. Voor deze, de onderzoekers namen ze mee naar de synchrotron bij Diamond Light Source, waar de infraroodspectra met hoge resolutie bevestigden dat de halo kaoliniet was.

Halo-implicaties

De resultaten suggereren dat dezelfde processen pre-Cambrische microben behouden hebben als latere grotere dieren. "Dus het feit dat er geen dieren zijn in de 800 miljoen jaar oude rotsen, ook al hebben ze hetzelfde soort conservering - je vindt alleen bacteriën of de algen die zijn geanalyseerd - dat zou suggereren dat dieren in die tijd echt niet zijn geëvolueerd, ', zegt Anderson.

In aanvulling, de resultaten leiden inspanningen om fossielen van het vroege leven te vinden naar tropische gebieden, waar meer kaoliniet is. Het kan ook aanwijzingen geven voor tekenen van leven verder weg. Aangezien het conserveringsproces van kaoliniet van toepassing is op zo'n breed scala aan organismen, inclusief micro-organismen, het lijkt een veelbelovende onderzoekslijn in de jacht op gefossiliseerd buitenaards leven, die van het leven op aarde houden gedurende de eerste 3,5 tot 4 miljard jaar, kan microbieel zijn geweest, te. "Als het leven waarschijnlijk microbieel was en we naar zijn overblijfselen op Mars willen zoeken, dan begrijpen we beter hoe we moeten zoeken naar gefossiliseerde micro-organismen, ', zegt Anderson.

© 2020 Wetenschap X Netwerk