Abstrakt:
Denna studie fördjupar sig i den spännande frågan om varför djurens tillkomst försenades i flera miljarder år under jordens historia, trots närvaron av lämpliga miljöer och gynnsamma förhållanden för deras uppkomst. Genom att undersöka geologiska, paleontologiska och geokemiska data som sträcker sig över 3,5 miljarder år, föreslår vi en ny hypotes som tillskriver denna evolutionära fördröjning till en utdragen brist på essentiella näringsämnen, särskilt fosfor, som fungerar som en begränsande faktor för diversifiering av djur.
Introduktion:
Utvecklingen av komplext liv på jorden, särskilt ursprunget och diversifieringen av djur, har länge fascinerat forskare. Medan de första bevisen på liv går tillbaka ungefär 3,5 miljarder år, dök de tidigaste kända djuren upp bara för cirka 600 miljoner år sedan under den kambriska perioden. Denna betydande försening väcker frågan om vad som hindrade uppkomsten och spridningen av djur under den stora majoriteten av jordens historia.
Material och metoder:
Vi sammanställde en omfattande datauppsättning som omfattar geologiska och paleontologiska register, isotopanalyser och geokemiska data från olika källor, som spänner över en period på 3,5 miljarder år. Dessa datauppsättningar utsattes för statistiska analyser och modellering för att identifiera potentiella korrelationer och orsakssamband mellan miljöförhållanden, näringstillgänglighet och tidpunkten för stora evolutionära händelser.
Resultat och diskussion:
Vår analys avslöjade en slående korrelation mellan bristen på biotillgänglig fosfor och den försenade uppkomsten av djur. Fosfor, ett avgörande element för olika biologiska processer, inklusive energimetabolism och bildandet av essentiella biomolekyler, visade sig vara kraftigt begränsad i de antika haven under stora delar av jordens historia. Denna begränsning berodde främst på det låga fosforinnehållet i jordskorpan och de ineffektiva vittringsprocesser som släppte ut fosfor i den marina miljön.
Dessutom upptäckte vi att perioder med ökad fosfortillgänglighet, till följd av förbättrad väderlek eller betydande geologiska händelser, sammanföll med de stora diversifieringshändelserna i djurriket. Dessa perioder, såsom neoproterozoikum och kambrium, bevittnade uppkomsten och den snabba spridningen av olika djurfylor, vilket tyder på att fosfortillgången fungerade som ett "gödselmedel" för djurens evolution.
Slutsats:
Vår studie belyser den kritiska rollen av fosfortillgänglighet som en nyckelfaktor för att forma tempot i djurens evolution. Den utdragna bristen på detta viktiga näringsämne under stora delar av jordens historia fungerade som en begränsande faktor, vilket hindrade uppkomsten och diversifieringen av djur. Först när fosfor blev mer tillgängligt genom geologiska processer blev scenen redo för djurlivets blomstring, vilket ledde till den anmärkningsvärda biologiska mångfalden vi observerar idag. Den här forskningen erbjuder ett nytt perspektiv på den långvariga frågan om varför det tog eoner för djur att utvecklas, och ger insikter i det invecklade samspelet mellan miljöförhållanden, näringsämnescykler och evolutionär historia.
