Geologen hebben aangetoond dat fragmenten van grafiet gevormd op de bodem van de primaire oceaan drie en een half miljard jaar geleden sporen vertegenwoordigen van het bestaan van archaea - een van de twee belangrijkste soorten microben op aarde, volgens het tijdschrift PNAS.
“Onze metingen van isotopenfracties hebben aangetoond dat deze fossielen duidelijk van biologische oorsprong zijn. We hebben geen direct bewijs dat het leven al 4,3 miljard jaar geleden had kunnen bestaan, maar er is geen reden om aan te nemen dat dit in principe onmogelijk was, en we zijn van plan dit in de toekomst te testen ”, aldus John Wally van de Universiteit van Wisconsin in Madison (VS).
Aarde voor het begin der tijden
De eerste organismen verschenen op aarde tijdens het Archeïsche tijdperk, maar er is geen algemeen aanvaard standpunt over wanneer en hoe dit gebeurde. Tot nu toe zijn er maar weinig fossiele bewijzen gevonden dat microben ongeveer 3,4 miljard jaar geleden in de oeroceaan bestonden, maar veel wetenschappers denken dat het leven veel eerder is ontstaan.
In 2015 vonden Japanse geologen die grafietmonsters bestudeerden uit de Isua-formatie, 3,7 miljard jaar geleden gevormd in Groenland, aanwijzingen voor het bestaan van leven op dat moment. Het eerste ondubbelzinnige bewijs hiervoor werd vorig jaar ontdekt, en een jaar eerder ontdekten wetenschappers in Australië sporen dat organismen zelfs eerder - vier miljard jaar geleden - op aarde bestonden.
Zoals Wally opmerkt, zijn veel geologen het fundamenteel oneens met dergelijke schattingen en geloven dat dit veel later gebeurde - 2,5-3 miljard jaar geleden. Ze bekritiseren vaak dergelijke vondsten en merken op dat afzettingen van grafiet en andere, vermoedelijk, biogene gesteenten zich hadden kunnen vormen zonder de deelname van microben, en dat sporen van bacteriën en archaea door de verbeeldingskracht van onderzoekers zouden kunnen zijn getrokken.
Wally en zijn collega's hebben geprobeerd te bewijzen dat de sceptici ongelijk hadden. Om dit te doen, bestudeerden ze de isotopische en chemische samenstelling van grafietafzettingen die dertig jaar geleden in Pilbara in West-Australië werden aangetroffen.
Promotie video:
Deze afzettingen vormden zich ongeveer 3,5 miljard jaar geleden in de ondiepe wateren van de primaire oceaan, zoals blijkt uit de rotsen rondom het grafiet. Ze worden gekenmerkt door draadvormige structuren, vergelijkbaar met veel microben die aan elkaar zijn "gelijmd".
"Pratende" isotopen
Geologen vestigden de aandacht op een bekend feit: een iets ander aandeel koolstofisotopen is kenmerkend voor levende organismen en hun overblijfselen dan voor afzettingen van niet-levend organisch materiaal. Dit maakt het mogelijk om de oorsprong van bepaalde sedimentaire gesteenten ondubbelzinnig vast te stellen.
Overblijfselen van een oude archaea gevonden in West-Australië / PNAS.
Geleid door dit idee, sneden de wetenschappers kleine laagjes uit de stukjes grafiet die bij Pilbar werden gevonden en verlichtten ze met een deeltjesversneller. Ze waren dus in staat om nauwkeurig het aantal koolstof-12- en koolstof-13-atomen in de zogenaamde "bacteriën" en de omringende materie van anorganische oorsprong te berekenen.
“De grenzen tussen microben en anorganische sedimenten kwamen perfect overeen met de locatie van de zones met verschillende fracties koolstofisotopen. Als deze structuren niet van biogene oorsprong zijn, kunnen dergelijke verschillen niet worden verklaard. De verhoudingen van koolstof-13 en koolstof-12 in deze blijven perfect overeenkomen met de manier waarop microben in het algemeen metaboliseren en leven,”vervolgt Wally.
Dezelfde metingen, zoals de geoloog opmerkt, gaven voor het eerst aan dat wetenschappers niet te maken hebben met de eerste bacteriën, maar met archaea - verre verwanten van moderne stafylokokken, E. coli en andere vertegenwoordigers van de microkosmos, die iets dichter bij meercellige wezens staan dan andere microben. Bovendien suggereert het relatief lage aandeel koolstof-13 in de overblijfselen dat deze microben zich voedden met methaan, dat toen overvloedig aanwezig was in de atmosfeer.
Deze ontdekking verlengt de tijd van het verschijnen van archaea met bijna 800 miljoen jaar - eerdere wetenschappers geloofden dat ze veel later verschenen dan bacteriën, ongeveer 2,7 miljard jaar geleden. Dus, zegt Wally, het leven evolueerde veel sneller dan verwacht, en had bijna gelijktijdig met de geboorte van de planeet kunnen verschijnen.
