För cirka 650 miljoner år sedan, jorden gick in i den marinoiska glaciationen som såg att hela planeten frös. "Snowball Earth" hindrade livets utveckling. Men när det värmde, det biotiska livet började blomstra. En forskargrupp från Tohoku University har analyserat bergprover från Kina för att berätta mer om denna övergång.

Vissa forskare antar att inlandsisar omslöt jorden under den marinoiska glaciationen (650–535 miljoner år sedan) i vad som kallas "Snöbollsjorden". Nedisningen påverkade också havens klimat och kemiska sammansättning, hämma utvecklingen av det tidiga livet. Än, när jorden värmdes, och Ediacaran-perioden grydde, det biotiska livet började utvecklas.

En forskargrupp från Tohoku University har avslöjat mer om den evolutionära processen för övergången Marinoan-Ediacaran. Med hjälp av biomarkörbevis, de avslöjade möjlig fotosyntetisk aktivitet under den marinoiska glaciationen. Detta följdes av att fotosyntetiska organismer och bakterier gick in i en period med låg produktivitet. Dock, när eukaryoter expanderade under den tidiga Ediacaran-perioden, de blommade ut.

Dr Kunio Kaiho, som skrev en artikel med Atena Shizuya, sa, "Våra fynd hjälper till att klargöra utvecklingen av primitiva till komplexa djur i efterdyningarna av Snowball Earth." Deras papper online publicerades i tidskriften Global and Planetary Change den 8 augusti, 2021.

Den sena neoproterozoiska eran (650–530 miljoner år sedan) bevittnade en av de allvarligaste istiderna i jordens 4,6 miljarder år långa historia. Forskare tror att inlandsisar täckte hela jorden sedan glaciogena enheter, såsom isflottade skräp, distribueras globalt. Överlagrade dessa glaciogena formationer finns capkarbonater. Dessa fälls ut under varma förhållanden och antyder därför att glacialmiljön snabbt förändrades till en växthusmiljö.

Snowball Earth-hypotesen hävdar att atmosfärens koldioxidkoncentration styrde förändringen från ett fruset tillstånd till ett isfritt tillstånd. Inlandstäckta hav förhindrade upplösningen av koldioxid i havsvatten under den marinoiska istiden, betyder växthusgaskoncentration, emitteras av vulkanisk aktivitet, ökade gradvis. När den extrema växthuseffekten började, glaciärer smälte och överskott av koldioxid fälldes ut på glaciogena sediment som lockkarbonater.

Medan Snowball Earth-teorin förklarar den breda fördelningen av glaciala formationer, det misslyckas med att kasta ljus över levande organismers överlevnad. För att motverka detta, vissa forskare hävdar att sedimentära organiska molekyler, en molekylär klocka, och fossiler från den sena neoproterozoiska eran är bevis på att primitiva eukaryoter som svampar överlevde denna svåra istid. Alternativa modeller föreslår också att ett isfritt öppet hav fanns under glaciationen och fungerade som en oas för marint liv.

Men vad man förstår är att den marinoanska istiden och den efterföljande extrema klimatövergången sannolikt hade en markant inverkan på biosfären. Strax efter istiden, den Lantian biota, de tidigast kända komplexa makroskopiska flercelliga eukaryoterna, dök upp. Lantian biota inkluderar makrofossiler som är fylogenetiskt osäkra men morfologiskt och taxonomiskt olika. Under tiden, pre-marinoiska arter har enkla kroppsplaner med begränsad taxonomisk variation.

Bakterier och eukaryota biomarkörer visar att bakterier dominerade före istiden, medan förhållanden mellan steraner och hopaner illustrerar att eukaryoter dominerade precis innan det. Dock, sambandet mellan biosfärförändringarna och den marinanska glaciationen är oklart.

Under 2011, Kaiho och hans team reste till Three Gorges, Kina under ledning av China University of Sciences Dr Jinnan Tong för att ta sedimentära bergarter från de djupare hällarna av marina sedimentära bergarter. Från 2015 och framåt Shizuya och Kaiho analyserade biomarkörerna för alger, fotosyntetisk aktivitet, bakterie, och eukaryoter från stenproverna.

De hittade fotosyntetisk aktivitet baserad på n-C17 + n-C19-alkaner för alger och pristan + fytan under Marinoans nedisning. Hopaner inom den tidiga och sena karbonatavsättningen visade att fotosyntetiska organismer och andra bakterier gick in i ett tillstånd av låg produktivitet innan de återhämtade sig. Och steraner från karbonater och lerstenar efter kapkarbonatavsättningen från den tidiga Ediacaran-perioden indikerade expansionen av eukaryoter. Expansionen av eukaryoter motsvarade att den lantiska biotan var morfologiskt mångfaldig jämfört med arter från pre-marino.

Kaiho tror att vi är ett steg närmare att förstå den evolutionära processen som inträffade före och efter Snowball Earth. "Miljöstressen från slutna havsmiljöer för atmosfären följt av höga temperaturer runt 60°C kan ha producerat mer komplexa djur i efterdyningarna." Deras resultat visar att bakteriell återhämtning föregick eukaryoternas dominans.

Kaihos team gör ytterligare studier för att klargöra sambandet mellan klimatförändringar och biosfären på andra platser. De studerar också sambandet mellan atmosfärisk syreökning och djurens evolution från sent kryogen till tidig kambrium (650 till 500 miljoner år sedan).