Riproduzione artistica della fauna durante l’esplosione cambriana.
L’ossigeno non ha catalizzato la rapida fioritura dei primi organismi multicellulari della Terra. I risultati di un nuovo studio sfidano un’ipotesi vecchia di 70 anni su cosa abbia causato un’esplosione della fauna oceanica centinaia di milioni di anni fa.
Tra 685 e 800 milioni di anni fa, gli organismi multicellulari cominciarono a comparire in tutti gli oceani della Terra durante la cosiddetta esplosione di Avalon, un’epoca precorritrice della più famosa esplosione cambriana. Durante quest’epoca, le spugne marine e altri bizzarri organismi multicellulari sostituirono le piccole amebe unicellulari, le alghe e i batteri, che fino ad allora avevano avuto il controllo del pianeta per oltre 2 miliardi di anni.
Finora si riteneva che l’aumento dei livelli di ossigeno avesse innescato l’arrivo evolutivo di organismi marini più avanzati. I ricercatori dell’Università di Copenaghen, in collaborazione con i colleghi del Woods Hole Oceanographic Institute, dell’Università della Danimarca meridionale e dell’Università di Lund, stanno smentendo questa convinzione.
Studiando la composizione chimica di antichi campioni di roccia provenienti da una catena montuosa dell’Oman, i ricercatori sono riusciti a “misurare” le concentrazioni di ossigeno negli oceani del mondo a partire dal momento in cui sono comparsi questi organismi multicellulari. Sfidando le aspettative, il risultato mostra che le concentrazioni di ossigeno sulla Terra non sono aumentate. Anzi, i livelli sono rimasti da 5 a 10 volte più bassi di quelli odierni, che corrispondono all’incirca alla quantità di ossigeno presente a due volte l’altezza del Monte Everest.
Il documento è pubblicato sulla rivista Geobiology.
“Le nostre misurazioni forniscono un buon quadro delle concentrazioni medie di ossigeno negli oceani del mondo all’epoca. E ci sembra evidente che non c’è stato un grande aumento della quantità di ossigeno quando la fauna più avanzata ha iniziato a evolversi e a dominare la Terra. Anzi, c’è stata una leggera diminuzione“, spiega il professore associato Christian J. Bjerrum, che negli ultimi 20 anni ha quantificato le condizioni che hanno portato all’origine della vita.
Rivedere la nostra comprensione delle origini della vita
Il nuovo risultato mette a tacere una ricerca che durava da 70 anni e che sosteneva la centralità di concentrazioni di ossigeno più elevate nello sviluppo della vita più avanzata sul nostro pianeta.
“Il fatto che ora sappiamo con un alto grado di certezza che l’ossigeno non ha controllato lo sviluppo della vita sulla Terra ci fornisce una storia completamente nuova su come è nata la vita e su quali fattori hanno controllato questo successo“, afferma il ricercatore, aggiungendo: “In particolare, significa che dobbiamo ripensare a molte delle cose che credevamo vere fin dalla nostra infanzia. E i libri di testo devono essere rivisti e riscritti“.
Ci sono ancora molte cose che i ricercatori non sanno, oltre a un’infinità di controversie. Pertanto, Bjerrum spera che il nuovo risultato possa spronare altri ricercatori in tutto il mondo a riconsiderare i loro precedenti risultati e dati sotto una nuova luce.
“Ci sono molte sezioni di ricerca in tutto il mondo, anche negli Stati Uniti e in Cina, che hanno fatto molte ricerche su questo argomento, i cui risultati precedenti potrebbero far emergere nuovi dettagli importanti se interpretati sulla base del fatto che l’ossigeno non ha guidato lo sviluppo della vita“, dice.
L’assenza di ossigeno può aver favorito lo sviluppo
Quindi, se non è stato l’ossigeno extra, che cosa ha scatenato l’esplosione della vita nell’era di Avalon? Forse l’esatto contrario, spiega Bjerrum.
“È interessante che l’esplosione degli organismi multicellulari avvenga in un periodo con basse concentrazioni di ossigeno atmosferico e oceanico. Ciò indica che gli organismi hanno beneficiato di livelli più bassi di ossigeno e sono stati in grado di svilupparsi in pace, poiché la chimica dell’acqua proteggeva naturalmente le loro cellule staminali“, afferma.
Secondo il ricercatore, lo stesso fenomeno è stato studiato nella ricerca sul cancro, nelle cellule staminali dell’uomo e di altri animali. In questo caso, i colleghi dell’Università di Lund hanno osservato che i bassi livelli di ossigeno sono fondamentali per tenere sotto controllo le cellule staminali fino a quando un organismo decide che la cellula deve svilupparsi in un tipo specifico di cellula, come ad esempio una cellula muscolare.
“Sappiamo che gli animali e gli esseri umani devono essere in grado di mantenere basse concentrazioni di ossigeno per controllare le loro cellule staminali e, così facendo, svilupparsi lentamente e in modo sostenibile. Con troppo ossigeno, le cellule si sviluppano e, nel peggiore dei casi, mutano in modo selvaggio e muoiono. È tutt’altro che inconcepibile che questo meccanismo si applicasse all’epoca“, conclude Bjerrum.
Fossili dall’Oman
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno analizzato campioni di roccia provenienti, tra l’altro, dalle montagne Oman, nel nord dell’Oman. Sebbene oggi siano piuttosto alte e molto secche, le montagne si trovavano sul fondale marino durante l’esplosione di Avalon, quando si verificò la rapida fioritura della diversità degli organismi.
I ricercatori hanno trovato conferma delle loro scoperte in fossili provenienti da tre diverse catene montuose del mondo: i Monti Oman (Oman), i Monti Mackenzie (Canada nordoccidentale) e la zona delle Gole dello Yangtze nella Cina meridionale.
Nel corso del tempo, l’argilla e la sabbia provenienti dalla terraferma vengono trascinate in mare, dove si depositano in strati sul fondale marino. Scendendo attraverso questi strati ed esaminando la loro composizione chimica, i ricercatori possono ottenere un quadro della chimica dell’oceano in un particolare momento geologico.
Le analisi sono state eseguite utilizzando gli isotopi del tallio e dell’uranio presenti nelle montagne, da cui i ricercatori hanno potuto estrarre dati e calcolare i livelli di ossigeno di molte centinaia di milioni di anni fa.
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