Kredit:Tohoku University
Forskare har länge funderat över hur och när utvecklingen av prokaryoter till eukaryoter inträffade. Ett samarbetande forskarlag från Tohoku University och University of Tokyo kan ha gett några svar efter att ha upptäckt nya typer av mikrofossiler som daterar 1,9 miljarder år.
Detaljer om deras resultat publicerades i tidskriften Precambrian Research den 19 augusti 2022.
Gunflint-formationen korsar den norra delen av Minnesota in i Ontario, längs de nordvästra kusterna av Lake Superior. De första bakteriella mikrofossilerna upptäcktes där 1954, med Gunflint-mikrofossiler som nu erkänns som ett "riktmärke" inom livsevolutionens område.
Ändå, sedan 1970-talet, har lite forskning bedrivits om mångfalden av Gunflint-mikrofossiler, och inga avgörande bevis för eukaryota mikrofossiler har rapporterats.
I ett försök att omvärdera mikrofossilerna genomförde forskargruppen en geologisk undersökning av Gunflint-formationen och samlade in mikrofossilhaltiga bergarter. Efter att ha undersökt mikrofossilernas tredimensionella form och storleksfördelning grävde de fram fem typer av mikrofossiler:koloniala, ellipsoidala, intracellulära inklusionsbärande (ICI), ryggrads- och svansbärande typer.
"De nyfunna är mer funktionella", sa ledaren för teamet Kohei Sasaki, en forskare vid Tohoku University. "De ellipsoida mikrofossilerna liknar moderna cyanobakterier, som utvecklades för att förbättra deras tolerans mot tuffa miljöer, medan kemisk analys visade att ICI-mikrofossilerna var fulla av näringsämnen."
Vanliga typer av Gunflint-mikrofossiler, med vita skalor i en skala av 0,01 mm. Kredit:Sasaki et al.
Detta ger bevis på att mikroorganismerna utvecklats för att lagra näringsämnen som kunde klara av miljöstress.
Samtidigt visade de ryggrads- och svansbärande egenskaperna fördelaktiga egenskaper för rörlighet och näringsöverföring mellan celler, ett typiskt morfologiskt drag hos eukaryoter.
"Även om storleken på celler är prokaryot per definition, hade de redan utvecklat eukaryota funktioner," tillade Sasaki. Detta indikerar att prokaryoter kan ha börjat diversifiera sina funktioner och förbereda sig för evolution innan eukaryoternas uppkomst för 1,8–1,6 miljarder år sedan.
Teamet spekulerar i att den unika miljön vid den tiden underlättade den divergerande expansionen av mikrobiella former. Kollisionen av landmassor påskyndade oxidativ vittring från den färska kontinenten till havet. Detta ökade tillförseln av näringsämnen och höjde havsvattentemperaturerna, vilket gjorde den marina miljön instabil.
Bilder av de nyupptäckta mikrofossilerna, med vita skalor i en skala av 0,01 mm. Kredit:Sasaki et al.
"Under sådana förhållanden diversifierade mikroorganismer förmodligen sin morfologi som en överlevnadsstrategi, vilket banade väg för eukaryoter att utvecklas", fortsatte Sasaki.
Sasaki och hans teams landmärke-upptäckt kommer att hjälpa forskare att fastställa tidpunkten och faktorerna som inledde utvecklingen av prokaryoter till eukaryoter, vilket inte bara ger geologisk betydelse, utan också hjälper till inom biovetenskap och evolutionär biologi. + Utforska vidare
