Szivacsokra emlékeztető struktúrák maradványait azonosította 890 millió éves kőzetekben Elizabeth Turner, a kanadai Laurentian Egyetem paleontológusa.

A szivacsok ősi, egyszerű felépítésű, többségükben tengeri állatok, amelyek pórusaikon beáramló vízből szerzik be az anyagcseréjükhöz szükséges oxigént és tápanyagokat. A legkorábbi, a tudományos közösség által elfogadott szivacsfosszíliák 550 millió évesek, és az ediakara földtörténeti időszakból származnak, a neoproterozoikum kor legvégéről, míg az első állatok kialakulása a jelenlegi vélekedés szerint nagyjából 650 millió évvel ezelőttre tehető.

A szerda délután a Nature-ben megjelent tanulmányában Turner Kanada északnyugati részéből, a Stone Knife formációból származó, 890 millió éves lelet mikroszkópos vizsgálatát mutatja be. A kutató értelmezése szerint az egykor fotoszintetizáló baktériumok által létrehozott Little Dal zátony kőzetei ősi szivacsok fosszíliáit rejthetik. Ha a felfedezést a további kutatások is megerősítik, ezek lehetnek az eddig megtalált legkorábbi állati fosszíliák, több mint 300 millió évvel megelőzve az eddig ismert legősibb szivacsokat és csalánozókat.

Turner az egykori zátony rétegeiben elágazó, tubus alakú járatokat talált, amelyek kalcitkristályokat tartalmaztak és amelyeket ugyanilyen kristályok vettek körül. Ezek a struktúrák szerinte közeli hasonlóságot mutatnak a modern keratóz szivacsokkal, amelyek vázukat főként fehérjékből építik fel, valamint keratóz szivacsok lebomlása során létrejött kalcium-karbonát-lerakódásokkal. A szakember szerint ezért elképzelhető, hogy a struktúrák keratóz szivacsok maradványai lehetnek.

Egyes, az élőlények evolúciós rokonsági kapcsolatait feltáró, úgynevezett filogenetikai vizsgálatok alapján nem lehet kizárni, hogy a legkorábbi állatok már az 1 milliárd éve kezdődő neoproterozoikum elején, közel 800-900 millió éve megjelenhettek. Csakhogy mindeddig nem sikerült ezt megerősítő fosszíliákat felfedezni, és a tudományos konszenzus inkább 600-700 millió évvel ezelőttre teszi ezt a fontos evolúciós mérföldkövet.

Ha Turner konklúzióját független vizsgálatokkal vagy újabb hasonló fosszíliák segítségével sikerül igazolni, az több százmillió évvel tolná korábbra a legelső állatok evolúciós történetét, és azt jelentené, hogy ezeknek az ősi szivacsoknak a leszármazottai több, szinte globális jégkorszakot átvészeltek a 720-635 millió évvel ezelőtti kriogén időszakban. Másrészt arra utalna, hogy az első állatok még azelőtt kialakulhattak, hogy a légköri oxigénszint 540-600 millió évvel ezelőtt jelentősen megnövekedett volna, vagyis ez az esemény nem feltétlenül volt hatással a legelső állatokat képviselő, viszonylag alacsony oxigénigényű szivacsok korai evolúciójára.

Genetikai vizsgálatok alapján a felfedezés nem tűnik lehetetlennek

Az élőlények evolúciós kapcsolatait azonosító filogenetikai vizsgálatok során általában modern állatok genetikai információjából algoritmusok segítségével evolúciós törzsfákat építenek a kutatók. Ezután egy molekuláris órának nevezett módszerrel a genetikai információt hordozó DNS vagy fehérjék változásának sebességéből (mutációs ráta) következtetni lehet arra, hogy mikor élt a vizsgált élőlények közös őse. Mivel a mutációs ráta nem mindig határozható meg pontosan, illetve időben változhat is, a megbízható molekuláris órákat precízen meghatározott korú fosszíliák segítségével kalibrálják.

Korábban egyes esetekben a fosszíliák és a molekuláris órák által adott becslések jelentős eltérésekkel jártak. A méhlepényes emlősök fő csoportjainak kialakulási ideje például sokáig kérdéses volt, mert a molekuláris órák alapján erre inkább a 66 millió évvel ezelőtti kréta-paleogén kihalás előtt, a fosszíliákat nézve pedig inkább utána került sor. Újabb filogenetikai vizsgálatok lényegesen közelebb hozták a módszertanok eredményeit, nagyrészt feloldották a kettő közti feszültséget, és megállapították, hogy a méhlepényesek változatossága folyamatosan növekedett a kréta végi kihalást megelőző és az azt követő néhány millió évben.

A legősibb állatok utáni kutatás esetén egy 2016-os, a BioEssays folyóiratban közzétett tanulmány szerzői korábbi molekuláris órákat alkalmazó kutatások és a fosszilis rekord alapján hozzávetőleg 650 millió évre teszik az első állatok megjelenését, ami nagyjából megegyezik a jelenlegi tudományos konszenzussal. Egy 2017-es, a Scientific Reportsban megjelent, molekuláris órákat felhasználó publikáció eredményei arra mutatnak, hogy az összes ma élő állat közös őse hozzávetőleg 950 millió éve, a legkorábbi szivacsok pedig közel 900 millió éve jelenhettek meg, ami elméletben lehetővé tenné, hogy a Turner által talált struktúrák állati fosszíliák legyenek. Amint azonban a méhlepényesek példáján láttuk, ezt érdemes óvatosan kezelni, hiszen a későbbi kutatások könnyen a széles körben elfogadott, a fosszíliák által támogatott, konzervatívabb kormeghatározáshoz vihetnek közelebb.

Szivacsokra emlékeztető mikrostruktúrák

A Turner által mikroszkópos megfigyeléssel azonosított csőszerű struktúrák a milliméterestől a centiméteresig terjednek, kalcitkristályok töltik ki őket, és az egykori Little Dal zátony három különböző rétegéből kerültek elő. A 20-30 mikrométer átmérőjű tubulusok komplex, elágazó hálózatokat alkotnak.

Turner szerint a féreg alakú tubulusok mérete, alakja és elágazási szerkezete hasonlít a modern keratóz szivacsok felépítésére és korábbi kutatások által megtalált, a devon és a triász időszakokból származó keratózszivacs-fosszíliaként azonosított vagy értelmezett formációkra.

Elizabeth Turner a mikrostruktúrák zátonyon belüli elhelyezkedéseiből arra következtet, hogy az azokat hátrahagyó élőlények nem voltak képesek versengeni a zátonyt felépítő, fotoszintetizáló cianobaktériumokkal, ezért olyan területeken helyezkedtek el az ősi zátonyon, ahol kevés volt a napfény, vagy erőteljes volt a tengervíz mozgása.

Ha a struktúrákat valóban szivacsok hagyták hátra, Turner szerint észszerű, hogy épp ilyen zátonyokon bukkannánk rájuk. Érvelése szerint a fotoszintetikus mikrobáknak köszönhetően ez a környezet lényegesen oxigéndúsabb volt az ekkor megszokottnál, és lehetővé tette az alacsony oxigénigényű szivacsok létét.

Azt azonban, hogy a kutató az ősi Little Dal zátonyon valóban a legkorábbi állatok nyomaira bukkant-e, csak a következő évek tudományos vitái és független vizsgálatok dönthetik majd el.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: