Metale ciężkie, seks i granit: recepta na powstanie organizmów wielokomórkowych?

Ciągle nie wiemy, kiedy na Ziemi pojawiło się życie, ani co się potem stało, jeszcze przed słynną eksplozją kambryjską. Prawdopodobne wydaje się, że organizmy wielokomórkowe oraz rozmnażanie płciowe z nimi związane, pojawiło się ok. 1 mld – 2 mld lat temu. Dlaczego wtedy? Geologom właśnie udało się ustalić możliwy związek między tymi zjawiskami oraz masywną produkcją niektórych typów granitów w tej epoce.

Pojawienie się różnorodności form biologicznych na Ziemi datuje się na eksplozję kambryjską. Zanim do niej doszło, wiemy, że na Ziemi zaczęły pojawiać się pierwsze kompleksowe organizmy zwierzęce, około 600 mln lat temu.

Organizmy te są częścią fauny ediakarańskiej (zespół wymarłych organizmów okresu ediakaru), ale możliwe jest, że ukazały się one jeszcze nieco wcześniej.

Wiemy, że organizmy multikomórkowe mogły pojawić się już 1 200 000 000 lat temu, ponieważ znamy przykład czerwonej algi Bangiomorpha pubescens, której szczątki kopalne datują się właśnie na tę epokę.

Uważa się teraz, że organizmy multikomórkowe pojawiły się jeszcze nieco wcześniej, a niektóre odkrycia w Gabonie sugerują, że mogło do tego dojść nawet 2 100 000 000 lat temu.

Na temat pojawienia się życia wiemy niewiele więcej. Czy odpowiadają za to komety, glina, pumeksy? Nikt tego nie wie, nikt nie zna daty, mimo iż wydaje się całkiem rozsądne, że musiało dojść do tego po Wielkim Bombardowaniu (tym terminem określa się okres w początkowej historii Układu Słonecznego), około 3 800 000 000 lat temu. 

Wydaje się jednak, że pojawienie się pierwszych organizmów wielokomórkowych było możliwe dzięki istnieniu niektórych protein, posługujących się metalami ciężkimi, takimi jak cynk, miedź oraz molibden. Jeśli tak było w istocie, to stawia to pewne wymagania geochemiczne środowisku, które ma dostarczyć wystarczającą ilość tych atomów, z których mogłyby skorzystać istoty żywe.

Columbia, matka organizmów multikomórkowych?

Opierając się na tej idei, grupa brytyjskich geologów przestawia swoje teorie w najnowszym wydaniu Geology.

- Uważamy - piszą naukowcy - że około 2 200 000 000 lat temu doszło do powstania jednego z najstarszych superkontynentów, znanego jako Columbia albo Nuna (a ostatnio, jako Hudsonland i Hudsonia).

Kontynent ten miał istnieć w okresie rozciągającym się od – 1,8 mld do – 1,5 mld, w erze paleoproterozoicznej. Pozostawił po sobie kratery, które znajdują się na kontynentach Laurencja i Baltica, jak również na Ukrainie, w Amazonii oraz w Australii.

Powstanie tego superkontynentu spowodowało pojawienie się wielkich ilości granitów bogatych w metale ciężkie. Jeden z tych granitów ma teksturę rapakivi. Granity te miały bardzo szybko erodować, powodując gwałtowny wzrost poziomu tych metali w oceanie u wybrzeży kontynentu Nuna.

Bez tego wzrostu, jak przypuszczają geolodzy brytyjscy, ich ilość w wodzie byłaby niewystarczająca, aby mogły być użyte przez organizmy jednokomórkowe, które tym samym nie mogłyby się przeistoczyć, dzięki niektórym proteinom, w organizmy wielokomórkowe.

Jeżeli Brytyjczycy mają rację, pozwala to doprecyzować datę pojawienia się organizmów multikomórkowych.

Ich istnienie miałoby tym samym zależeć od granitu, metali ciężkich oraz odkrycia rozmnażania płciowego. Naukowcy uważają w rzeczywistości, że jest to jedno z tych odkryć, dokonanych przez organizmy jednokomórkowe, które pozwoliły na pojawienie się organizmów multikomórkowych.