En geomikrobiolog vid Washington University i St. Louis har föreslagit att evolution är den primära drivkraften i den tidiga jordens utveckling snarare än fysiska processer, såsom plattaktonik.
Carrine Blank, Ph.D., Washington University biträdande professor i geomikrobiologi vid Institutionen för jord- och planetariska vetenskaper i konst & vetenskap, studerar Cyanobacteria - bakterier som använder ljus, vatten och koldioxid för att producera syre och biomassa - har kommit fram till att dessa arter började på jorden i sötvattensystem på kontinenter och utvecklades gradvis till att existera i brackvattenmiljöer, sedan högre saltmiljöer, marina och hyper-saltvattenmiljöer (saltskorpor).
Cyanobakterier är organismer som gav upphov till kloroplaster, syrefabriken i växtceller. För en halv miljard år sedan Cyanobacteria predated mer komplexa organismer som flercelliga växter och fungerade i en värld där syre nivån i biosfären var mycket mindre än den är idag. Cyanobakterier har under sin mycket långa livslängd utvecklat ett system för att överleva en gradvis ökande oxiderande miljö, vilket gör dem intressanta för ett brett spektrum av forskare.
Blank kan dra sin hypotes från släktträd som hon ritar om Cyanobacteria. Hennes iakttagelser kommer sannolikt att stimulera till debatt bland biologer och geologer som studerar ett av jordens mest kontroversiella epoker - för cirka 2,1 miljarder år sedan, när cyanobakterier först uppstod på jorden. Detta var en tid då jordens atmosfär hade en otrolig, mystisk och oförklarlig ökning av syre, från extremt låga nivåer till 10 procent av vad den är idag. Det fanns tre - vissa säger fyra - globala glaciationer, och fossilrekorden återspeglar en stor förändring i antalet organismer som metaboliserar svavel och en stor förändring i kolcykling.
"Frågan är: Varför?" sa Tom.
”Mitt bidrag är försöket att hitta evolutionära förklaringar till dessa stora förändringar. Det fanns många evolutionära rörelser i Cyanobacteria vid denna tidpunkt, och bakterierna påverkade jordens utveckling. Geologer har tidigare förlitat sig på geologiska händelser för övergångar som utlöste förändringar, men jag hävdar att många av dessa saker kan vara evolutionära. "
Blank presenterade sin forskning vid årsmötet 2004 i Geological Society of America, som hölls 7-10 november i Denver.
Blanks upptäckt att Cyanobakterier uppstod först i sjöar eller vattendrag i färskvatten är motsatt.
"De flesta har antagandet att Cyanobacteria kom ut ur en marin miljö - trots allt är de fortfarande viktiga för marina miljöer idag, så de måste alltid ha varit det," sa Blank. ”När Cyanobacteria började dyka upp fanns det ingen ozonsköld, så UV-ljus skulle ha dödat det mesta. De måste antingen ha kommit med sätt att hantera UV-ljuset - och det finns bevis för att de tillverkade UV-absorberande pigment - eller hitta sätt att växa under sediment för att undvika ljuset. ”
För att studera utvecklingen av Cyanobacteria, tog Blank upp ett stamträd med flera gener från hela genomsekvenser. Ytterligare arter tillsattes trädet med användning av ribosomala RNA-gener. Morfologiska karaktärer, till exempel närvaron eller frånvaron av en mantel, enhjulig eller trådformig tillväxt, närvaron eller frånvaron av heterocyster? en tjockväggig cell som inträffar i intervaller? kodades och kartlades på trädet. Fördelningen av egenskaper jämfördes med de som hittades i fossilregistret.
Cyanobakterier som växte fram för cirka två miljarder år sedan blev komplexa mikrober som hade större celldiametrar än tidigare grupper - minst 2,5 mikron. Blanks träd visar att flera morfologiska drag uppstod oberoende i flera linjer, bland dem en mantelstruktur, filamentös tillväxt, förmågan att fixera kväve, termofili (kärlek till värme), rörlighet och användningen av sulfid som en elektronisk donator.
"Vi kommer att behöva massor av analyser av mikrofossilskivan av allvarliga paleobiologer för att se hur ljud den här hypotesen är," sa Blank. ”Denna tidsram är ett av de största pussel för både biologer och geologer. En enorm mängd saker händer då i den geologiska posten. ”
Ursprungskälla: WUSTL News Release
