Czy znaleziono najstarszy dowód na istnienie zwierzęcia? Nowa gąbko-podobna skamieniałość liczy 890 milionów lat

Zwierzęta (Animalia lub Metazoa) są wielokomórkowymi, eukariotycznymi organizmami w biologicznym królestwie Animalia. Z niewieloma wyjątkami zwierzęta konsumują organiczny materiał, oddychają tlenem, są zdolne do poruszania się, mogą rozmnażać się płciowo i przechodzą przez stadium ontogenetyczne, w którym ich ciała składają się z pustej kuli komórek, blastuli, podczas rozwoju embrionalnego.

Na długo zanim istniały zwierzęta, istniały żywe organizmy, ale były to sinice (cyjanobakterie) i inne mikroby nie uważane za zwierzęta. Pierwsze sinice datują się na 3,5 miliarda lat temu, zaledwie miliard lat po uformowaniu się Ziemi. Sinice są identyfikowane w skamieniałych stromatolitach cienkich warstwach formacji skalnych utworzonych przez nagromadzenie bakterii. Stromatolity nadal tworzą się w niektórych miejscach na Ziemi, jak w Shark Bay w Australii.

Kiedy jednak pojawił się pierwszy metazoan, czyli “zwierzę”? Do tego można użyć albo skamieniałości, albo molekularnych dowodów.

Najwcześniejszą skamieniałością, jaką naukowcy uważają za zwierzę jest Dickinsonia z fauny ediakarańskiej datowana na 540 milionów lat. Naukowcy sądzą, że jest to zwierzę, ponieważ jej biomarkery lipidowe, które można wydobyć ze skamieniałości i osadów powyżej i poniżej ich, zawierają cholesteroidy, związki znajdowane wyłącznie w zwierzętach. Dickinsonia jest znana tylko z odcisków, jak ten okaz poniżej i charakter jego pokrewieństwa z innymi zwierzętami jest tajemnicą.  

Dane molekularne, z których można skonstruować filogenetyczne drzewo żywych grup zwierzęcych, a następnie ekstrapolować wstecz, pokazały, że zwierzę prawdopodobnie powstało między 650 a 850 milionów lat temu, ale nie mamy żadnych zwierzęcych skamieniałości z tego okresu. Te filogenetyczne drzewa pokazują także, że – być może – najwcześniejsze zwierzę było podobne do gąbek, ponieważ gąbki wydają się być najbardziej  “podstawowymi” zwierzętami – tymi, które rozgałęziły się w drzewo zwierząt przed innymi grupami. To czyni z gąbek “siostrzaną grupę” wszystkich innych zwierząt.

Teraz opublikowany w “Nature” nowy artykuł Elizabeth C. Turner z Laurentian University w Kanadzie przenosi najstarszą skamieniałość zwierzęcia daleko wstecz: kilkaset milionów lat – do 890 milionów lat temu! I istotnie, skamieniałość pokazuje cechy wczesnych gąbek, weryfikując molekularne wnioski.

Nie wszyscy paleobiolodzy jednak zgadzają się, że to, co znalazła Turner, jest zwierzęciem – kilku mówi, że zaobserwowane struktury mogą mieć mikrobowe pochodzenie – ale sama Turner jest dość pewna, a popierają to również inni paleontolodzy. Przyjmijmy więc ten wniosek jako “prawdopodobny, ale nie pewny”. Z pewnością dalsze prace albo wzmocnią, albo osłabią dowody Turner.

Można zobaczyć artykuł Turner przez klikniecie na link pod zrzutem z ekranu poniżej albo w pdf tutaj. 

Badając Little Dal Reef Formation w północnozachodniej Kanadzie (która sama jest rodzajem stromatolitu), Turner zbierała kamienie w latach 1992 - 2018, i w cienkich przekrojach tych kamieni zaobserwowała “vermiform” (o kształcie robaków) mikrostruktury wypełnione kryształkami kalcytu czyli kryształkami węglanu wapnia. Te przypominające tubki struktury łączą i dzielą się w rozgałęzioną sieć, tak samo jak tubule współczesnych gąbek, z których kilka ma szkielety z kalcytu. (Tubule współczesnych gąbek pozwalają w ich ciałach na krążenie wody, dostarczając pokarm i tlen.) Te robakopodobne struktury otoczone są w skamieniałościach przez „zbitą masę” kalcytu, która mogła być zewnętrznym ciałem gąbki.

Tutaj są ilustracje (a)-(b) z ilustracji 2, które pokazują skamieniałą sieć w porównaniu do współczesnej gąbki (c) z podpisem.  

Są tam jeszcze inne zdjęcia, ale pierwsze dwa pokazują sedno sprawy. Można sądzić, że pokazują niewiele, ale są tam istotnie połączone wzajemnie, rozgałęzione tubule z jasnymi kryształkami kalcytu, typowymi dla pewnej grupy gąbek. Obszar, gdzie znaleziono te domniemane skamieniałości liczy 890 milionów lat. I te skamieniałości są starsze od najstarszych i bezdyskusyjnych skamieniałości gąbek o 350 milionów lat!

Turner stawia hipotezę, że te wczesne organizmy nie mogły konkurować z budującymi rafy sinicami, ale były w stanie znaleźć „tlenowe oazy”, by używać tlenu produkowanego przez sinice. Związanie tych domniemanych gąbek z produkującymi tlen bakteriami może być świadectwem, że istotnie są to zwierzęta, które, oczywiście, wymagają tlenu.

Jak powiedziałem, część paleobiologów nie zgadza się co do tego, że są to zwierzęta. Można posłuchać dziesięciominutowej, sponsorowanej przez “Nature” dyskusji Turner z kilkoma zwolennikami i kilkoma wątpiącymi tutaj. Bardzo polecam wysłuchanie tej krótkiej, ale  klarownej dyskusji.

I jeszcze jedna sprawa: te organizmy musiały przetrwać przynajmniej jeden okres intensywnego zlodowacenia i zamarzania znany jako “Ziemia Śnieżka“, kiedy cała planeta była albo kompletnie zamarznięta, albo niemal w całości pokryta lodem poza kilkoma obszarami otwartej wody. (Największy obszar obejmowało to między 700 a 600 milionów lat temu). W podlinkowanym artykule jego autorka, Laura Poppick tak mówi o tym okresie:

Jak wyglądało w tym czasie życie na Ziemi i jak zmieniło się w wyniku tych wydarzeń?

Były pewne bakterie i były także glony i jednokomórkowe, prymitywne zwierzęta, czyli protisty.

Są także dowody, że w tym czasie powstały pierwsze wielokomórkowe zwierzęta, prawdopodobnie coś na kształt gąbek.

No cóż, według Turner pierwsze wielokomórkowe zwierzęta, prawdopodobnie coś na kształt gąbek, powstały niemal 200 milionów lat wcześniej.

Zobaczymy, jak rozwinie się spór o naturę tych skamieniałości. Czy są to zwierzęta, czy po prostu pozostałości bakterii? Jak mówi Turner w wywiadzie: “Jesteśmy całkiem pewni”, że to są podobne do gąbek zwierzęta. Dodaje: “To niemal oczywiste”.

_______________

Turner, E.C. 2021. Possible poriferan body fossils in early Neoproterozoic microbial reefs. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03773-z

Oldest evidence for animals found? New sponge-like fossil is 890 million years old, several hundred million years older than next oldest animal

Why Evolution Is True, 29 lipca 2021

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska