גיאומיקרוביולוג מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס הציע כי האבולוציה היא הכוח המניע העיקרי בהתפתחות כדור הארץ הקדומה ולא בתהליכים פיזיים, כמו טקטוניקת צלחות.
קאררין בלנק, דוקטורנט, עוזרת פרופסור לגיאומיקרוביולוגיה באוניברסיטת וושינגטון במחלקה למדעי כדור הארץ והפלנטריה באומנויות ומדעים, למדה כי ציאנובקטריה - חיידקים המשתמשים באור, מים ופחמן דו חמצני לייצור חמצן וביומסה - סיכמה כי אלה מינים התחילו את כדור הארץ במערכות מים מתוקים ביבשות והתפתחו בהדרגה להתקיים בסביבות מים מליחים, ואז בסביבות מלח גבוהות יותר, בסביבות ימיות והיפר מלחות (קרום מלח).
ציאנו-בקטריה הם אורגניזמים שהולידו כלורופלסטים, מפעל החמצן בתאי צמחים. לפני כחצי מיליארד שנה ציאנו-בקטריה קדמה אורגניזמים מורכבים יותר כמו צמחים רב-תאיים ותפקדה בעולם בו רמת החמצן של הביוספרה הייתה הרבה פחות ממה שהיא כיום. לאורך אורך חייהם הארוך מאוד, Cyanobacteria פיתחה מערכת כדי לשרוד סביבה מחמצנת שהולכת וגוברת בהדרגה, מה שהופך אותם לעניינים עבור מגוון רחב של חוקרים.
בלנק מסוגלת לשאוב את ההשערה שלה מעצי משפחה שהיא מציינת מציאנו-בקטריה. התצפיות שלה עשויות לעורר דיון בקרב ביולוגים וגיאולוגים הבוחנים את אחת התקופות השנויות ביותר במחלוקת בכדור הארץ - לפני כ -2.1 מיליארד שנה, כאשר ציאנובקטריה קמה לראשונה על כדור הארץ. זו הייתה תקופה בה עלתה האטמוספרה של כדור הארץ בעליית חמצן מדהימה, מסתורית ובלתי מוסברת, מרמות נמוכות במיוחד לעשרה אחוזים ממה שהיא כיום. היו שלוש - יש אומרים ארבע - קרחיות גלובליות, והתיעוד המאובנים משקף שינוי משמעותי במספר האורגניזמים המטבוליזרים את הגופרית ושינוי משמעותי במחזור הפחמן.
"השאלה היא: מדוע?" אמר בלנק.
התרומה שלי היא הניסיון למצוא הסברים אבולוציוניים לשינויים העיקריים הללו. בשלב זה היו הרבה תנועות אבולוציוניות בציאנו-בקטריה והחיידקים השפיעו על התפתחות כדור הארץ. גיאולוגים הסתמכו בעבר על אירועים גיאולוגיים על מעברים שגרמו לשינוי, אבל אני טוען שהרבה מהדברים האלה יכולים להיות אבולוציוניים. "
בלנק הציגה את מחקריה בפגישה השנתית של האגודה הגיאולוגית של אמריקה שהתקיימה, 7-10 בנובמבר בדנוור.
הממצא של Blank כי ציאנו-בקטריה הופיע לראשונה באגמים או נחלים של מים מתוקים אינו מנגד.
"לרוב האנשים יש את ההנחה כי ציאנו-בקטריה הגיעה מסביבה ימית - אחרי הכל, הם עדיין חשובים לסביבות ימיות כיום, כך שהם בטח תמיד היו כאלה", אמר בלנק. "כאשר ציאנובקטריה התחילה להופיע, לא היה מגן אוזון, כך שאור UV היה הורג את רוב הדברים. הם היו חייבים למצוא דרכים להתמודד עם אור ה- UV - וישנן הוכחות לכך שהם עשו פיגמנטים סופגי UV - או למצוא דרכים לצמוח תחת משקעים כדי להימנע מהאור. "
כדי לחקור את ההתפתחות של ציאנובקטריה, בלנק הכין עץ עמוד שדרה באמצעות גנים מרובים מרצפי הגנום השלמים. מינים נוספים התווספו לעץ בעזרת גנים RNA ריבוזומליים. דמויות מורפולוגיות, למשל, נוכחות או היעדר נדן, צמיחה חד-תאית או נימה, נוכחות או היעדר הטרוציסטים? תא עבה עם קירות המתרחש במרווחים? מקודדים וממופים על העץ. התפלגות התכונות הושוותה לאלה שנמצאו ברשומת המאובנים.
ציאנו-בקטריה שהופיעו לפני כשני מיליארד שנה נהפכו לחיידקים מורכבים בעלי קוטר תאים גדול יותר מקבוצות קודמות - לפחות 2.5 מיקרון. העץ של Blank מראה שמספר תכונות מורפולוגיות נוצרו באופן עצמאי במספר שורות, ביניהן מבנה נדן, גידול נימה, יכולת לתקן חנקן, תרמופיליה (אהבת חום), תנועתיות ושימוש בגופרית בתורם אלקטרונים.
"אנו זקוקים להרבה ניתוחים של הרשומה המיקרו-מאובנת על ידי פליוביולוגים רציניים כדי לראות עד כמה ההשערה הזו נשמעת," אמר בלנק. "מסגרת זמן זו היא אחת הפאזלים הגדולים ביותר עבור ביולוגים וגיאולוגים כאחד. הרבה דברים קורים אז ברשומה הגיאולוגית. "
המקור המקורי: מהדורת חדשות WUSTL
