Un eveniment major din evoluția Pământului s-ar fi întâmplat mai devreme decât se credea

De-a lungul istoriei Pământului, au existat câteva momente esențiale care ne ajută să răspundem la întrebarea „Cum am ajuns aici?”. Aceste episoade oferă totodată indicii despre „Încotro ne îndreptăm?” și îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine cum se adaptează organismele la schimbările fizice și chimice ale mediului. Ce putem învăța de la oxigenarea oceanelor?

Unul dintre cele mai importante astfel de momente a avut loc în urmă cu peste 2 miliarde de ani și este cunoscut sub numele de Marea Oxigenare (Great Oxidation Event – GOE). Acesta a fost momentul în care oxigenul produs de fotosinteză a început să se acumuleze în atmosferă în cantități semnificative, o schimbare crucială pentru apariția și evoluția vieții complexe, inclusiv a noastră.

• Test de cultură generală. Câte insecte poate mânca o broască într-o zi?
• Albinele și păsările colibri beau alcool în fiecare zi

Dacă am putea călători în timp până înainte de GOE (în urmă cu peste 2,4 miliarde de ani), am descoperi un Pământ aproape complet lipsit de oxigen. Viețile care prosperau atunci erau anaerobe, adică nu aveau nevoie de oxigen și obțineau energie prin procese precum fermentația. Unele dintre aceste organisme există și astăzi, în medii extreme precum izvoarele fierbinți acide și gurile hidrotermale de pe fundul oceanelor.

Ce a însemnat oxigenarea oceanelor pentru Pământul?

GOE a declanșat una dintre cele mai mari transformări chimice din istoria planetei. A marcat trecerea de la o lume ostilă vieții complexe, la una în care oxigenul din atmosferă permite existența biosferei așa cum o cunoaștem.

De-a lungul timpului, cercetătorii au încercat să determine cu precizie când și cum au avut loc aceste mari schimbări ale nivelului de oxigen, pentru a înțelege mai bine cum a apărut viața complexă.

Un pas important în această direcție vine de la o echipă de la Universitatea Syracuse și MIT (ambele din SUA), care a analizat probe de roci vechi de peste 2 miliarde de ani, extrase din adâncurile Africii de Sud. Studiul lor oferă o nouă perspectivă asupra ritmului în care viața a evoluat biologic, ca răspuns la creșterea nivelului de oxigen, un pas esențial spre apariția eucariotelor, organismele cu celule ce conțin un nucleu, precum oamenii, animalele și plantele.

Lucrarea, publicată în revista Proceedings of the National Academy of Sciences, a fost condusă de dr. Benjamin Uveges, care a colaborat cu profesorul Christopher Junium, de la Syracuse, specializat în reconstrucția mediilor trecute. Cei doi au analizat roci sedimentare datând cu 2,2-2,5 miliarde de ani în urmă, o fereastră ideală pentru detectarea urmelor GOE.

O poveste spusă de azot

Prin analiza izotopilor stabili de azot din aceste roci, cercetătorii au descoperit procese oceanice care necesită prezența nitratului, un semn clar al unor condiții mai bogate în oxigen.

Pentru aceste analize, echipa a folosit un instrument de înaltă precizie, construit chiar în laboratorul lui Junium: un spectrometru de masă pentru raportul izotopic (Isotope Ratio Mass Spectrometer – IRMS). Acest aparat permite măsurarea raportului dintre izotopii ¹⁵N și ¹⁴N chiar și în probe extrem de sărace în azot, un aspect esențial pentru studierea rocilor vechi, scrie Phys.org.

Dar cum poate azotul să ne spună ceva despre oxigen? Microorganismele modifică chimic sedimentele înainte ca acestea să devină roci, iar aceste modificări lasă semnături izotopice care reflectă nivelurile de oxigen din mediu. Schimbările în raportul ¹⁵N/¹⁴N oferă indicii despre oxigenarea oceanelor și despre cum s-au transformat condițiile de pe Pământ de-a lungul timpului.

Cea mai surprinzătoare descoperire a fost faptul că ciclul azotului din oceane a devenit sensibil la oxigen cu aproximativ 100 de milioane de ani mai devreme decât se credea până acum. Asta înseamnă că oxigenarea oceanelor a început cu mult timp înainte ca acesta să se regăsească în cantități mari și în atmosferă.

Oxigenarea oceanelor, un moment de cotitură

Junium explică faptul că acest moment a reprezentat o cotitură importantă în chimia azotului, când organismele au fost nevoite să-și modifice „mecanismele biochimice” pentru a procesa forme mai oxidate ale azotului, mai greu de asimilat și utilizat.

„Totul se potrivește cu ideea că Marea Oxigenare nu a fost un eveniment brusc, ci un proces lung, în care viața a trebuit să învețe cum să beneficieze de energia fotosintezei oxigenice și, în același timp, să se adapteze la oxigenul, produsul secundar, care devenea tot mai prezent”, spune Junium.

Creșterea oxigenului în atmosferă a dus la dispariția multor organisme anaerobe, dar a deschis calea pentru respirația aerobă, un proces care folosește oxigenul pentru a descompune glucoza și a furniza energia necesară funcțiilor vitale, cum ar fi mișcarea, gândirea sau repararea celulară.

„Timp de peste două miliarde de ani, pe Pământ a existat extrem de puțin oxigen liber în oceane și atmosferă. Astăzi, oxigenul reprezintă aproximativ 21% din aerul pe care îl respirăm, iar toată viața complexă depinde de el. Așa că, într-un fel, studierea apariției oxigenului înseamnă a studia co-evoluția planetei și a vieții până la starea actuală”, afirmă Uveges.

Descoperirile echipei contribuie la o mai bună înțelegere a momentului în care suprafața Pământului a devenit bogată în oxigen și oferă un punct de referință important în istoria geochimică a planetei. Aceste date pot ajuta la reconstruirea etapelor prin care viața a trecut înainte și după Marea Oxigenare.

„Sper ca rezultatele noastre să inspire și alte cercetări asupra acestei perioade fascinante. Cu ajutorul noilor tehnici geochimice și al probelor vechi, putem construi o imagine mult mai detaliată despre modul în care oxigenul a schimbat planeta și viața pentru totdeauna”, spune Uveges.

Vă recomandăm să citiți și:

Cel mai mare zăcământ de pământuri rare, descoperit în Kazahstan

Un fenomen îngrijorător se petrece în Marea Groapă Albastră din Belize

Test de cultură generală. Care este țara cu cele mai multe tornade?

Primul ghețar declarat „mort” din cauza schimbărilor climatice