En kritisk egenskap hos många flercelliga livsformer på jorden är svåra, biologiska strukturer, såsom djurben och snigelskal som är gjorda av mineraler.

Små fossiler som nyligen upptäckts i Kanada har förskjutit de äldsta kända bevisen för "biomineralisering" till 810 miljoner år sedan. Fyndet kan ge insikter om att lokalisera fossiler på andra planeter och belysa hur livsformer och deras planeter utvecklas tillsammans över tid.

Forskarna detaljerade sina resultat i tidskriften Vetenskapens framsteg . De fick ekonomiskt stöd från NASA Astrobiology Institute MIT-nod och genom ett postdoktoralt stipendium för NASA Astrobiology.

Flercelliga organismer, såsom djur, växter och svampar är alla exempel på eukaryoter, vars celler har kärnor. Utvecklingen av biomineralisering var en viktig milstolpe i eukaryoternas historia och för jorden i allmänhet, eftersom biomineralstrukturer, som korallrev, har haft en dramatisk inverkan på planetens geologi. Än, tidiga tecken på eukaryot biomineralisering har förblivit oklara i fossilregistret, vilket gör det svårt att veta i vilken ålder och miljöförhållanden dessa biologiska strukturer först uppstod.

För att peka ut när eukaryot biomineralisering först kan ha utvecklats, forskare samlade in prover från en ungefär 200 fot tjock (60 meter) sektion av kalkslamsten och svart och grå skiffer nära Mount Slipper i Yukons territorium, Kanada, nära gränsen till Alaska.

"Vi var där i slutet av juni, men det var fortfarande riktigt kallt, " sa huvudförfattaren till studien, Phoebe Cohen, en paleobiolog vid Williams College i Williamstown, Massachusetts. "Det låg fortfarande mycket snö på marken, men det var faktiskt okej, eftersom det är där vi får vårt dricksvatten ifrån."

Forskarna fokuserade på mikrofossiler i berget, som uppstod under den neoproterozoiska eran för mellan 541 miljoner och 1 miljard år sedan.

"Bergssluttningen där fossilerna finns är mycket brant, och mycket av stenen är lös, så vi tillbringade mycket tid med att sitta betänkligt på branta sluttningar och slå iväg på stenar med våra stenhammare för att samla in prover, " sa Cohen.

Mikrofossilerna Cohen och hennes team upptäckte, tros vara encelliga marina eukaryoter, finns i en mängd olika former. "Var och en av de små fossil vi hittar tror vi inte är sin egen organism, men en del av en enda cell. Föreställ dig en rund enkelcell omgiven av dessa små pansarplåtar, " sa Cohen.

Använda högupplösta transmissionselektronmikroskop, Cohen och hennes kollegor fann att dessa mikrofossiler till stor del var gjorda av komplexa, sammanvävda nätverk av fibrösa kristaller av ett mineral som kallas apatit. Den invecklade naturen hos dessa nätverk bekräftade att de skapades av en biologisk, i motsats till en geologisk, bearbeta, sa forskarna.

Vidare, analys av isotoper av elementen rhenium och osmium i berget antydde att dessa fossil är ungefär 810 miljoner år gamla, representerar de äldsta exemplaren av eukaryotisk biomineralisering som hittills upptäckts. Dom är, faktiskt, äldre än tidigare exemplar med cirka 200 miljoner år, sa Cohen.

"Eukaryoter byggde mycket komplexa biomineraliserade strukturer mycket tidigare än vi trodde att de var, " sa Cohen.

Det var en annan värld under dessa organismers liv än idag; nästan allt liv existerade i vatten, och växter och djur hade ännu inte kommit in på scenen. Men det fanns en stor mångfald av mikroskopiska eukaryoter på den tiden. Vissa av dessa organismer var alger som liknade dagens röda och gröna alger, medan andra inte har en liknande modern analog, som de mystiska fossilerna som Cohens team hittade.

Analyser av stenarna som omger fossilerna tyder på att kemiska förändringar i haven när dessa eukaryoter levde ökade mängden fosfatföreningar som löstes i vattnet där dessa livsformer bodde. Detta, i tur och ordning, hjälper till att förklara varför dessa organismer kan ha skapat strukturer gjorda av apatit, som är ett fosfatmineral. Och det tyder på att biomineralisering utvecklades när organismer och deras miljöer utvecklades tillsammans genom tiden, sa Cohen.

"Många tillgänglig fosfor? Då kanske du förväntar dig att se organismer som använder det elementet för att biomineralisera, " sa Cohen.

Denna forskning kan också kasta ljus över var man kan hitta fossiler på andra planeter. Till exempel, om man letar efter fossiler gjorda till stor del av fosfater, forskare kanske vill fokusera på områden som en gång var, eller är för närvarande, rik på lösta fosfater.

"Vi har lärt oss mer om de förhållanden under vilka dessa typer av biomineraliserade fossiler kan hittas, vilket är användbart när vi börjar utforska platser som Mars för potentiella fossila bevis på liv, " sa Cohen.

Framtida forskning kan fokusera på att hitta sådana fossiler på andra håll i världen, sa Cohen.

"Jag arbetar också med att försöka förstå varför dessa fossiler bevaras här och hur de bevaras, som kommer att hjälpa oss att hitta dem någon annanstans och också hjälpa oss att mer allmänt förstå hur biomineraliserade fossiler bevaras i gamla klippor, " Hon sa.

"Det finns också många frågor om varför vi inte ser eukaryotisk biomineralisering igen på nästan 200 miljoner år, " Cohen said. "Was it because these organisms went extinct? Then why didn't other organisms evolve this capability? Was it because of ocean chemistry conditions? There's many interesting questions to follow up with there as well."

This story is republished courtesy of NASA's Astrobiology Magazine. Explore the Earth and beyond at www.astrobio.net .