Kalandozás a Föld titokzatos őstörténetében

2015.03.11. 21:34

A most megtalált 600 millió éves szivacs fosszíliája időben előretolja a soksejtű állati evolúció kezdetét.

Eddig nem volt ismert ilyen régi soksejtű élőlény

A legősibb soksejtű élőlény, egy tengeri szivacs (Porifera) fosszilis maradványát tárták fel a dél-kínai Doushantou formáció 600 millió éves prekambriumi rétegsorában a nanjingi Földtani és Paleontológiai Intézet őslénytankutatói.

A fellelt 600 millió éves szivacs az eddig ismert legrégebbi soksejtű állat maradványaForrás: Phys.org

A felfedezés azért jelentős, mert a feltárt fosszilis bizonyíték a soksejtű állatok evolúciójának kezdetét majd 70 millió évvel tolja ki az időben, a hozzávetőleg 530 millió éve kezdődött úgynevezett kambriumi evolúciós robbanás időpontjához képest, amikor hirtelen, rövid idő alatt és nagy tömegben jelentek meg a változatos, többsejtű létformák.

A rendkívüli leletet a dél-kínai prekambriumi, úgynevezett Doushawtou formáció tengeri rétegsorában találták megForrás: Cold Spring Harbor Laboratory Press

A kutatók álláspontja szerint a Dél-Kínában megtalált szivacsmaradvány – amely a legkezdetlegesebb soksejtű állati szervezet - a legidősebb, amit valaha felfedeztek. A tudomány számára eddig ismeretlen ősi szivacsfaj az Eocyathisponga qiania fajnevet kapta.

Recens elefántszivacs. A szivacsok a legősibb soksejtű állatcsoport, amelyek nem rendelkeznek valódi szövetekkel és szervekkel, ezért álszöveteseként is emlegetik a csoportotForrás: Mark Snyder/Mark Snyder

A fosszília rendkívüli korához képest a lelet kitűnő megtartású. A paleozoikumot, azaz az „állati óidőt” a földtörténeti ókort (542 millió évtől 249 millió évig) megelőző rendkívül hosszú prekambriumból már korábban is ismertek voltak az egysejtű létformák (cianobaktériumok) által létrehozott biogén kőzetek, a sztromatolitok.

Prekambrium végi tájkép. Az előtérben, az ősóceán partján cianobaktériumok által létrehozott telepek, sztromatolitok láthatókForrás: imgkid.com

( Az első ismert sztromatolit zátonymaradványok korát 3500 millió évre datálják a geológusok. Egyelőre még viszont nem eldöntött kérdés, hogy a híres úgynevezett ediakara fauna, amelyet a prekambrium legvégéről mutattak ki, hatalmasra nőtt egysejtűek, vagy esetleg primitív soksejtű szervezetek maradványai-e.) 

Prekambrium

A prekambrium (4700 millió évtől 542 millió évig) az első földtörténeti idő, amely a földkéreg megszilárdulásával kezdődött, és a szilárd vázú élőlények megjelenéséig tartott. Noha a Nemzetközi Rétegtani Bizottság hivatalos kortáblázatában nem szerepel, de a szakirodalomban gyakran használják az élővilág evolúciója szempontjából kiemelt fontosságú kambrium-időszak előtti geológiai periódus megjelölésére.

A titokzatos kambriumi robbanás

A földtörténetben a soksejtű állatok megjelenésével illetve törzsfejlődésével jellemezhető több mint félmilliárd éves fanerozoikum idő (eon) kezdetét a rejtélyes, 530 millió éve kezdődött kambrium-időszaki evolúciós robbanás vezette be.

A kambrium-időszaki robbanás 10 millió éve alatt rendkívül változatos élővilág jelent meg az ősóceánokbanForrás: Wikimedia Commons

Ezt az úgynevezett kambriumi robbanást a mai állattörzsek őseinek geológiai viszonylatban rendkívül rövid, alig 10 millió év alatt történt hirtelen, és azonosítható előzmények nélküli megjelenése jellemzi.  A kambriumi diverzifikáció gyorsasága és előzménynélkülisége a tudomány egyik nagy, még megválaszolásra váró kérdése.

A Föld félmilliárd éve, a kambrium időszak derekán. A kietlen szárazföldeken ekkor még nem létezett az életForrás: Wikimedia Commons

Egyesek vitatják a robbanás tényét és úgy vélik, hogy a kambriumi állattörzs felvirágzás csak látszólagosan robbanásszerű makroevolúciós lépés.

Egy kihalt kambriumi tengeri ős ízeltlábú, az Anomalocaris rekonstrukciójaForrás: Wikimedia Commons

Érvelésük szerint, mivel csak a kambrium elején jelentek meg a fosszilizálódásra alkalmas vázas élőlények, az ezt megelőző váznélküli csoportok maradványai sokkal kevésbé, legfeljebb rendkívül ritka nyomfosszíliaként maradhattak fenn.

Csúszásnyomok kővé vált tengeri üledéken. A prekambriumi váznélküli létformáknak többnyire csak a nyomfosszíliái ismertekForrás: Phys.org

Ezért nincs megfelelő bizonyíték  a prekambrium végi diverzitás mértékére. Richard Dawkins egyenesen fikciónak tartja a kambriumi robbanást. Véleménye szerint a kambriumi evolúció ugyanolyan ütemű volt mint napjainkban, csak a leletek hiányossága  meg a félmilliárd éves távlat miatt értelmezhető nehezen a folyamat.

Fosszilizálódás

Az állati vagy növénymaradványok sok millió éves fennmaradását biztosító fosszilizálódás kivételes jelenség. A legtöbb ősmaradvány tengeri eredetű, mivel a tengerben a betemetődés, és a szilárd vázrészek fennmaradásának kedvezőbbek a feltételei, mint a szárazföldön. Megkülönböztetjük a test és a nyomfosszíliákat. Az előbbinél az élőlény vázszerkezete, csontváza, héja, esetleg különösen ritka esetben a lágyrészek is megkövesednek. A nyomfosszíliák többsége úgynevezett életnyom, féregjáratok, csúszásnyomok, vagy rendkívül ritkán váznélküli állatok, mint például a medúzák testlenyomatai. Az eddig ismert legkorábbi nyomfosszília 555 millió év körüli. Becslések szerint az eddig megismert fosszilis fajok a földtörténet során létezett összes létforma alig egy százalékát teszik csak ki.

Hézag a rétegekben, hézag az ismeretekben

Az evolúciós robbanás kérdését tovább bonyolítja a prekambrium és kambrium-időszak közötti globális üledékhézag, azaz a történetből több tízmillió év lapjai hiányoznak. Márpedig fosszilizáció csak üledékes rétegsor lerakódása során lehetséges, így kevés az információ a korszakhatár körüli időkből.  

Trilobita, háromkaréjos ősrák testfosszíliája a kambrium-időszakbólForrás: Wikimedia Commons

Minél távolabb megyünk az időben, annál kevesebb a fosszilis bizonyíték. A korabeli élővilág rekonstruálása, illetve a diverzitás, a kihalt taxonok számának megbecsülése során figyelembe kell venni a Signor-Lipps effektust is. Az utóbbi őslénytani elv szerint a fosszilis „rekord” sohasem lehet teljes, mivel az adott taxon első és utolsó egyede sohasem beazonosítható.

Sci-fi filmekbe illő élőlények népesítették be a kambrium-időszak ősóceánjaitForrás: Animalkids.com

A prekambrium legvégét jelentős geokémiai ingadozások jellemezték, többek között a szén és a kén izotópok előfordulási arányában. A kambrium-időszakban a szárazföld halott, üres pusztaság volt.  Az atmoszférában a szén-dioxid és egyéb mérgező gázok koncentrációja magas, az oxigénszint meg rendkívül alacsony volt. 

Kambriumi testfosszília. A kövületekként ismert fajok az egykori élővilág alig egy százalékát tehetik kiForrás: Wikimedia Commons

A kambriumi szárazföldeken csak védőfelszerelésben mozoghattunk volna, úgy, mint az űrhajósok egy emberi életre alkalmatlan idegen bolygó, mint például a Mars felszínén. A kietlen és gyilkos szárazfölddel szemben az ősóceánok felszíne alatt ekkor már bizonyíthatóan gazdag, és változatosan színes élővilág létezett.

A kambrium-időszakban a légkör mérgező gázokból állt, és a szárazföld élettelen sivár pusztaság volt. A tengerekben viszont virágzott az életForrás: imgkid.org

Néhány ősi csoport leszármazottai később elhagyták a tengert, hogy meghódítsák és benépesítsék a szárazföldet. E távoli és alig ismert felfedezőkedvű tengerlakókban  tisztelhetjük legrégebbi őseinket.