Δομικά στοιχεία της ζωής ήρθαν από τα βάθη της Γης;

Η πρώτη σύνθετη ζωή συνδέεται με ζωτικής σημασίας μέταλλα  που έφτασαν μέχρι την επιφάνεια της Γης σε τεράστια κοιτάσματα γρανίτη από πολύ κάτω, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Μέταλλα όπως ο χαλκός, ο ψευδάργυρος και το μολυβδαίνιο είναι απαραίτητα συστατικά για ορισμένα ένζυμα και πρωτεΐνες. Αυτά είναι αναγκαία στοιχεία για μορφές ζωής με πολύπλοκη εσωτερική δομή, γνωστές ως ευκαρυωτικές για να εξελιχθούν. Χωρίς αυτά τα μέταλλα η ιστορία της ζωής θα μπορούσε να ήταν πολύ διαφορετική. Τα φυτά και τα ζώα αποτελούνται από πολλά κύτταρα τα οποία χρειάζονται εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια για να αναπτυχθούν.

Οι συγγραφείς της νέας μελέτης συνειδητοποίησαν ότι τα ευκαρυωτικά κύτταρα άρχισαν να εμφανίζονται αμέσως μετά από μια περίοδο ασυνήθιστης γεωλογικής δραστηριότητας, και αναρωτιούνται αν θα μπορούσε να παράσχει τις πρώτες ύλες που χρειάζονταν.

"Οι βιολόγοι έχουν πει εδώ και πολύ καιρό ότι τα τρία αυτά μέταλλα είναι απαραίτητα για την ύπαρξη και την ανάπτυξη πολύπλοκης ζωής", λέει ο καθηγητής John Parnell, γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο του Aberdeen και επικεφαλής της μελέτης , που δημοσιεύθηκε  στο περιοδικό της Γεωλογίας . "Και οι γεωλόγοι έχουν επίγνωση ότι υπήρχε μια περίοδος ασυνήθιστης γεωλογικής δραστηριότητας περίπου την ίδια ώρα που θα έφερε μια εξαιρετική ποσότητα αυτών των μετάλλων στην επιφάνεια. Αλλά νομίζω ότι είμαστε οι πρώτοι που θέτουν και τα δύο μαζί και δείχνουν ότι οι γεωλογικές μεταβολές επέτρεψαν πραγματικά τις βιολογικές προόδους".

Ειδικότερα, η ευκαρυωτική ζωή ήταν απαραίτητη για να αναδυθούν τα διάφορα φύλα. Μέχρι την ύπαρξη των αρσενικών και θηλυκών, η ταχεία εξέλιξη ήταν αδύνατη. Η σεξουαλική αναπαραγωγή επέτρεψε την ανάμειξη των γονιδίων από τους δύο γονείς, έτσι ώστε ένας πληθυσμός μπορεί να περιέχει πολύ περισσότερη παραλλαγή και βοήθησε την φυσική επιλογή  να εργαστεί. Πριν τη σεξουαλική αναπαραγωγή, οι διακυμάνσεις των πληθυσμών που ζούσαν θα μπορούσαν να προκύψουν μόνο από περιστασιακές τυχαίες μεταλλάξεις, έτσι η εξέλιξη πήγαινε πολύ πιο αργά.

Η έκρηξη της νέας ζωής έλαβε χώρα κατά τη διάρκεια μιας περιόδου γνωστής ως Μεσοπροτεροζωϊκής, περίπου 1,6 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Αυτή ακολούθησε τη γέννηση μιας νέας υπερηπείρου γνωστή ως Nuna- Κολούμπια ή περίπου 1,9 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, η οποία προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στη δραστηριότητα του μανδύα της Γης.

Λόγω του πάχους φλοιού κάτω από την υπερήπειρο, η θερμική ροή στη βάση του φλοιού ήταν ασυνήθιστα υψηλή, με αποτέλεσμα να αυξάνεται το μάγμα που έφερε τα μέταλλα που προηγουμένως βρίσκονταν βαθιά μέσα στη Γη. Μετά την ανάδυση μέσα από ηφαιστειακή δραστηριότητα, το υλικό ψύχτηκε σε νέα μεγάλα πεδία από γρανίτη, με τις αποθέσεις των θειούχων μετάλλων να διαδίδονται σε όλη αυτή την διαδικασία. Κατόπιν αφού η αποσάθρωση άρχισε να τα αλλοιώνει σιγά-σιγά, τα μετέτρεπε σε θειικά άλατα και τα υλικά αυτά άρχισαν να ξεπλένονται από ποτάμια, λίμνες και τα ρηχά παράκτια νερά, όπου άρχισαν να γίνονται διαθέσιμα για χρήση από τα έμβια όντα. Με αυτές τις θρεπτικές ουσίες η εμφάνιση των ευκαρυωτικών κύτταρων ήταν απλά θέμα χρόνου.

"Τα μέταλλα έρχονται στην επιφάνεια μέσω των κανονικών ηφαιστειακών διαδικασιών, αλλά πιστεύουμε ότι αυτό το επεισόδιο της υψηλής ροής θερμότητας επιτάχυνε σημαντικά τη διαδικασία. Έτσι είναι πιθανό ότι ευκαρυωτικά κύτταρα θα είχαν αναπτυχτεί, αν αυτό δεν είχε συμβεί, αλλά θα μπορούσε να λάβει πολύ περισσότερο χρόνο ", λέει ο Parnell.

Μέχρι πρόσφατα, οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα μέταλλα αυτά προήλθαν από αλλαγές στην χημεία των ωκεανών. Η ανακάλυψη συγκλίνει προς τις θεωρίες ότι η σύνθετη ζωή ξεκίνησε στην ξηρά ή σε ρηχά νερά και όχι στο βαθύ ωκεανό, όπως πιστευόταν παλαιότερα.

"Υποψιάζομαι ότι αυτό αυξάνει την εστίαση στην χερσαία προέλευση των ευκαρυωτικών κυττάρων, σε αντίθεση με το βαθύ θαλάσσιο ωκεανό, " λέει ο Parnell. "Εναπόκειται τώρα στους παλαιοβιολόγουs να βγουν έξω και να δούν τι ίχνη της πρώιμης ζωής μπορούν να βρουν στην γήινη ιστορία."

Γεωδίφης με πληροφορίες από το Planet Earth Online