Fosilele descoperite în Marele Canion dezvăluie noi detalii despre explozia evolutivă a vieții

Paleontologii au descoperit fosile remarcabile în Marele Canion, care dezvăluie detalii noi despre apariția vieții complexe în urmă cu jumătate de miliard de ani, potrivit CNN.

Rămășițele faunei recent descoperite în regiune sugerează că aceasta oferea condiții ideale pentru înflorirea și diversificarea vieții, într-o „zonă Goldilocks” situată între extremele dure din alte părți. Această oportunitate evolutivă a dat naștere unei multitudini de specii primitive.

În timpul exploziei cambriene, care a avut loc în apele de coastă ale oceanelor Pământului în urmă cu aproximativ 540 de milioane de ani, cele mai multe tipuri de animale care există astăzi a apărut într-un interval de timp relativ scurt, cred oamenii de știință.

Pe atunci, Marele Canion era mai aproape de ecuator, iar regiunea era acoperită de o mare caldă și puțin adâncă, plină de viață înfloritoare – creaturi acvatice asemănătoare cu creveții, gândac iasemănători cu cei de azi și melcii de astăzi – toate dezvoltând noi modalități de a exploata resursele abundente.

Cercetătorii s-au orientat către straturile de roci sedimentare ale Marelui Canion pentru a descoperi secretele acestui moment crucial din istoria vieții, săpând în șistul argilos și fulgios al Formațiunii Bright Angel, unde s-a găsit cea mai mare cantitate de fosile din era cambriană a canionului.

Echipa de cercetători se aștepta să recupereze în cea mai mare cantitate rămășițe fosilizate de nevertebrate cu carapace, tipice regiunii. În schimb, echipa a descoperit ceva neobișnuit: roci care conțineau fragmente interne bine conservate de moluște mici cu corp moale, crustacee și priapulide.

„Cu ajutorul acestor tipuri de fosile, putem studia mai bine morfologia, aspectul și stilul de viață al acestor organisme, la o rezoluție mult mai mare, ceea ce nu este posibil în cazul părților cu cochilie”, a declarat Giovanni Mussini, primul autor al studiului publicat miercuri în revista Science Advances. „Este o nouă fereastră către viața din Cambrian în Marele Canion.”

Folosind microscoape de mare putere, echipa a putut investiga inovații precum lanțuri miniaturale de dinți de la moluște care zgâriau rocile și membrele păroase și formațiuni dentare ale crustaceelor care se hrăneau prin filtrare, oferind o privire rară asupra modurilor complexe în care animalele cambriene s-au adaptat pentru a captura și a mânca prada.

„Zona Goldilocks” pentru inovare

În cea mai mare parte a istoriei de 4 miliarde de ani a planetei, simplitatea a fost la putere.

Microbii unicelulari au rămas nemișcați pe fundul oceanului, hrănindu-se cu compuși chimici precum dioxidul de carbon și moleculele de sulf pentru a descompune hrana. Ce s-a schimbat?

Oamenii de știință încă dezbat ce a determinat explozia cambriană, dar cea mai populară teorie este că oxigenul din atmosfera Pământului a început să crească lent în urmă cu aproximativ 550 de milioane de ani, a declarat Erik Sperling, profesor asociat de științe ale Pământului și planetare la Universitatea Stanford.

Oxigenul a oferit o modalitate mult mai eficientă de a metaboliza hrana, oferind animalelor mai multă energie pentru a se mobiliza și a vâna prada, a sugerat Sperling, care nu a fost implicat în noul studiu.

„Apariția prădătorilor a declanșat această cursă a înarmărilor, iar apoi am asistat la o explozie a diferitelor moduri de a face afaceri”, a spus Sperling.

În timpul Cambrianului, marea puțin adâncă care acoperea Marele Canion era deosebit de bogată în oxigen datorită adâncimii sale perfecte, „Goldilocks”, a spus Mussini, doctorand în științe ale Pământului la Universitatea Cambridge din Marea Britanie. Cu o adâncime cuprinsă între 40 și 50 de metri (aproximativ 130-165 de picioare), ecosistemul nu era deranjat de valurile constante ale țărmului care mutau sedimentele, iar lumina soarelui putea ajunge la plantele fotosintetizante de pe fundul mării, care puteau furniza oxigen.

Abundența hranei și condițiile favorabile de mediu au făcut ca animalele să poată să-și asume mai multe riscuri evolutive pentru a rămâne în fața concurenței, a spus Mussini.

„Într-un mediu mai sărac în resurse, animalele nu își pot permite să facă acest tip de investiție fiziologică”, a spus Mussini într-un comunicat de presă al Universității din Cambridge. „Există anumite paralele cu economia: investește și asumă-ți riscuri în perioade de abundență; economisește și fii conservator în perioade de penurie.”

Multe descoperiri de fosile cu corp moale anterioare acestei descoperiri provin din regiuni cu medii dure, cum ar fi formațiunea Burgess Shale din Canada și Maotianshan Shales din China, a remarcat Susannah Porter, profesoară de științe ale Pământului la Universitatea din California din Santa Barbara, care nu a participat la studiu.

„Este similar cu situația în care paleontologii din viitorul îndepărtat ar avea doar fosile din Antarctica, unde mediul dur și rece a forțat oamenii să se adapteze. … Dar apoi ar găsi fosile umane importante în New York, unde oamenii au prosperat”, a explicat Porter. „Avem ocazia să vedem diferite tipuri de presiuni evolutive care nu sunt de genul „este foarte frig, este foarte cald, nu este multă apă”.

Adaptări ciudate ale animalelor din Cambrian

În timp ce unele dintre mecanismele de hrănire descoperite în fosilele din Marele Canion există și astăzi, altele sunt mult mai ciudate.

Printre cele mai ciudate se numără viermii priapulide, cunoscuți informal ca „viermi penis” datorită formei lor care își întorceau gura pe dos, dezvăluind un gâtlej acoperit cu dinți păroși.

Viermii, cunoscuți și sub numele de viermi cactus (un tip de viermi marini cu gura inversabilă și dinți păroși), sunt în mare parte dispăruți astăzi, dar erau foarte răspândiți în timpul Cambrianului. Viermele fosilizat descoperit în Marele Canion reprezintă o specie necunoscută până acum.

Datorită dimensiunilor sale relativ mari – aproximativ 10 centimetri – și dinților distinctivi, a fost numit Kraytdraco spectatus, inspirat de dragonul fictiv Krayt din universul Star Wars  a spus Mussini. Acest vierme penis pare să fi avut o serie de sute de dinți ramificați, folosiți pentru a mătura hrana într-o gură extensibilă.

„Este un pic greu de înțeles cum se hrănea exact”, a spus Mussini. „Dar probabil mânca resturi de pe fundul mării, răzuindu-le cu unii dintre cei mai robusti dinți pe care îi avea, și apoi folosind acești dinți mai delicați pentru a le filtra și reține în gura lungă, asemănătoare unui tub.”

Rânduri de molari minusculi, părți sternale și membre asemănătoare pieptenilor care au aparținut cândva crustaceelor se numără, de asemenea, printre descoperiri, toate datând de acum 507-502 milioane de ani. Similar cu creveții de apă sărată de astăzi, crustaceele foloseau aceste membre cu peri fini pentru a captura hrana plutitoare din apă și a o duce la gură, unde molarii măcinau particulele, a explicat Mussini. Ascunși printre molari, cercetătorii au găsit chiar și câțiva planctoni ghinioniști.

Alte creaturi asemănătoare cu omologii lor moderni includeau moluște asemănătoare melcilor. Fosilele au dezvăluit lanțuri de dinți care probabil le ajutau să răzuiască algele sau bacteriile de pe fundul mării.

„Fiecare dintre aceste animale are componente diferite, dar cea mai mare parte a ceea ce am găsit are legătură directă cu modul în care aceste animale își procesau hrana, ceea ce este unul dintre cele mai interesante aspecte, deoarece ne spune multe despre stilul lor de viață și, în consecință, despre implicațiile lor ecologice”, a spus Mussini.