Η ζωή μπορεί να έχει ξεκινήσει σε γλυκό νερό

Πηγή: Πανεπιστήμιο St. Louis ,11 Φεβρουαρίου 2005

Μια γεωμικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο Ουάσιγκτον στο St. Louis έχει προτείνει ότι η εξέλιξη είναι η πρωταρχική κατευθυντήρια δύναμη στην ανάπτυξη της αρχικής Γης, παρά οι φυσικές διαδικασίες, όπως είναι η τεκτονική των λιθοσφαιρικών πλακών.

Η Carrine Blank, βοηθός καθηγητής της γεωμικροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, που μελετά τα κυανοβακτήρια - βακτήρια που χρησιμοποιούν το φως, το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα για να παραγάγουν οξυγόνο και βιομάζα - έχει καταλήξει στο συμπέρασμα ότι αυτά τα είδη ξεκίνησαν πάνω στη Γη σε περιοχές με γλυκό νερό και εξελίχθηκαν βαθμιαία ώστε αργότερα να αναπτυχθούν σε υφάλμυρα υδάτινα περιβάλλοντα, έπειτα σε πιο αλμυρά, σε θαλάσσια και τέλος σε υπερβολικά αλμυρά περιβάλλοντα.

Τα κυανοβακτήρια είναι οργανισμοί που προκάλεσαν τη δημιουργία των χλωροπλαστών, το εργοστάσιο του οξυγόνου στα φυτικά κύτταρα. Πριν μισό δισεκατομμύρια χρόνια τα κυανοβακτήρια προηγήθηκαν χρονικώς από τους πιο σύνθετους οργανισμούς, όπως είναι τα πολυκύτταρα φυτά και έζησαν σε έναν κόσμο όπου το επίπεδο του οξυγόνου της βιόσφαιρας ήταν πολύ λιγότερο από ό,τι είναι σήμερα. Στη μακραίωνα ιστορία τους, τα κυανοβακτήρια έχουν εξελίξει ένα σύστημα για να μπορούν να επιζήσουν σε ένα βαθμιαία αυξανόμενο οξειδωτικό περιβάλλον, κάτι που προξενεί το ενδιαφέρον σε μια μεγάλη ομάδα ερευνητών.

Η Blank είναι σε θέση να αποδείξει την υπόθεσή της από την καταγωγή των κυανοβακτηρίων. Οι παρατηρήσεις της είναι πιθανό να υποκινήσουν διάλογο μεταξύ των βιολόγων και των γεωλόγων, που μελετούν μία από τις πιο αμφισβητούμενες γήινες εποχές - περίπου πριν 2,1 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν αρχικά εμφανίστηκαν τα κυανοβακτήρια στη Γη. Τότε ήταν η εποχή που η γήινη ατμόσφαιρα είχε μια απίστευτη, μυστήρια και ανεξήγητη αύξηση σε οξυγόνο, από τα εξαιρετικά χαμηλά επίπεδα του 10% της περιεκτικότητας που έχει σήμερα. Υπήρξαν τρεις - μερικοί λένε τέσσερις - παγκόσμιοι περίοδοι παγετώνων, και το αρχείο των απολιθωμάτων ανακλά μια σημαντική αλλαγή στον αριθμό των οργανισμών που μεταβολίζουν το θείο και μια σημαντική μετατόπιση τους στην ανακύκλωση του άνθρακα.

"Το ζήτημα είναι: Τι συνέβη τότε ;" ερωτά η Blank.

"Εργάστηκα για να βρεθούν οι εξελικτικές εξηγήσεις για αυτές τις σημαντικές αλλαγές. Υπήρξαν πολλές εξελικτικές αλλαγές στα κυανοβακτήρια εκείνη την εποχή, και τα βακτηρίδια είχαν επίδραση στη γήινη ανάπτυξη. Οι γεωλόγοι στο παρελθόν έχουν στηριχθεί σε γεωλογικά γεγονότα για τις αλλαγές που προκάλεσαν την αλλαγή της Γης, αλλά υποστηρίζω ότι πολλά αυτά τα γεγονότα θα μπορούσαν να είναι εξελικτικά".

Η Blank παρουσίασε την έρευνά της στην ετήσια συνεδρίαση της Γεωλογικής Εταιρείας της Αμερικής του 2004, που πραγματοποιήθηκε στις 7-10 Νοεμβρίου στο Ντένβερ.

Η διαπίστωση της Blank ότι τα κυανοβακτήρια προέκυψαν πρώτα σε λίμνες ή ρεύματα με γλυκό νερό είναι περισσότερο διαισθητική.

"Οι περισσότεροι άνθρωποι κάνουν την υπόθεση ότι τα κυανοβακτήρια βγήκαν από ένα θαλάσσιο περιβάλλον - οπωσδήποτε, είναι ακόμα σημαντικά τα θαλάσσια περιβάλλοντα σήμερα, γι αυτό πρέπει ήταν πάντα έτσι", λέει η Blank. "Όταν τα κυανοβακτήρια άρχισαν να εμφανίζονται, δεν υπήρχε τότε καμία προστατευτική ασπίδα του όζοντος, έτσι η υπεριώδης ακτινοβολία υα είχε σκοτώσει τους περισσότερους οργανισμούς. Είτε έπρεπε να είχαν βρει τρόπους να αλληλεπιδρούν με την UV ακτινοβολία - και υπάρχουν στοιχεία ότι το έκαναν με χρωστικές ουσίες που απορροφούσαν την υπεριώδη ακτινοβολία - είτε έβρισκαν τρόπους να ζούσαν κάτω από τα ιζήματα για να αποφύγουν την ακτινοβολία".

Για να μελετήσει την εξέλιξη των κυανοβακτηρίων, η Blank έφτιαξε ένα γενεαλογικό δέντρο χρησιμοποιώντας πολλαπλά γονίδια από ολόκληρες τις ακολουθίες του γονιδιώματος. Οι μορφολογικοί χαρακτήρες, παραδείγματος χάριν, η παρουσία ή η απουσία ενός περιβλήματος, ήταν κωδικοποιημένοι και ταξινομημένοι στο δέντρο. Έπειτα, η κατανομή των γνωρισμάτων συγκρίθηκε με εκείνα που βρέθηκαν στο αρχείο των απολιθωμάτων.

Τα κυανοβακτήρια που προέκυψαν πριν περίπου δύο δισεκατομμύρια χρόνια έγιναν σύνθετα μικρόβια, που τα κύτταρά τους είχαν μεγαλύτερες διαστάσεις από τις αρχικές ομάδες - τουλάχιστον 2,5 μικρά. Το δέντρο της Blank δείχνει ότι αρκετά μορφολογικά γνωρίσματα προέκυψαν ανεξάρτητα και σε πολλαπλές εξελικτικές γραμμές, ανάμεσα σε αυτά είναι η δομή του περιβλήματος, η νηματοειδής αύξηση, η δυνατότητα να σταθεροποιήσει το άζωτο, η θερμοφιλία, η κίνηση και η χρήση του σουλφιδίου ως δότη των ηλεκτρονίων.

"Θα χρειαστούμε πολλές αναλύσεις σε μικρο-απολιθωμένα αρχεία από αρκετούς παλαιοβιολόγους για να δούμε αν ταιριάζει αυτή η υπόθεση", εξηγεί η  Blank. "Εκείνη η εποχή είναι ένας από τους μεγαλύτερους γρίφους για τους βιολόγους και τους γεωλόγους. Μια τεράστια ποσότητα γεγονότων συμβαίνει τότε στο γεωλογικό αρχείο."

Home