Gjeoshkencëtarët hodhën një dritë mbi evolucionin e jetës 800 milionë vjet më parë

A është nitrat përgjegjës për algat, lulet dhe madje edhe fqinjët tuaj? Një ekip gjeoshkencëtarësh të Virginia Tech kanë zbuluar prova që mund të tregojnë se po.

Gjetjet e ekipit, të botuara së fundmi në Science Advances, zbulojnë një rritje të azotit biologjikisht të disponueshëm gjatë kohës që eukariotët detarë – organizma qelizat e të cilëve kanë një bërthamë – u bënë të dominuar. Qelizat komplekse eukariote evoluan në organizma shumëqelizorë dhe vlerësohen për fillimin e një epoke krejtësisht të re për jetën në Tokë, duke përfshirë kafshët, bimët dhe kërpudhat.

“Aty ku ulemi sot, me jetën ashtu siç është në planet, është shuma totale e të gjitha ngjarjeve që kanë ndodhur në të kaluarën,” tha Ben Gill, një profesor i asociuar i gjeokimisë sedimentare dhe bashkëautor në letër. “Dhe kjo është një ngjarje kyçe ku ne kalojmë nga ekosistemet mbizotëruese prokariote – qelizat që janë shumë më të thjeshta se ato në trupin tonë – te eukariotët. Nëse nuk do të ndodhte kjo, ne nuk do të ishim këtu sot.”

Hulumtimet e mëparshme u fokusuan në rolin e fosforit në rritjen e eukarioteve, por Junyao Kang, një student doktorature në Departamentin e Gjeoshkencave dhe autori kryesor i punimit, ishte kurioz për rolin që luajti azoti në këtë ngjarje.

“Këto të dhëna janë unike sepse të dhënat e izotopit të azotit praktikisht nuk ekzistojnë nga periudha e hershme kohore neoproterozoike, ose midis një miliard dhe 800 milion vjet më parë,” tha Kang.

Duke bashkëpunuar me Universitetin Nanjing në Najing, Kinë, Kang ka kaluar dy vjet duke punuar për të kuptuar se çfarë nxiti rritjen e eukarioteve përmes analizës së izotopeve të azotit të mostrave të shkëmbinjve nga Craton i Kinës Veriore. Vendi i shkëmbinjve që datojnë 3.8 miliardë vjet më parë, rajoni dikur ishte i mbuluar nga një oqean.

“Ne kishim disa ide të përafërta se kur eukariotët u bënë të suksesshëm ekologjikisht,” tha Shuhai Xiao, profesor i gjeobiologjisë dhe një bashkautor i letrës. “Ata kishin qenë atje për një kohë të gjatë në një status të ulët deri rreth 820 milionë vjet më parë, kur u bënë të bollshëm.”

Kang vendosi se donte të mësonte pse. Ai mori të dhënat nga mostrat e shkëmbinjve, i futi në një bazë të dhënash më të madhe dhe i analizoi ato në një shkallë më të gjatë kohore që përfshin vendndodhje të ndryshme gjeografike.

“Sapo e bëmë këtë lloj integrimi dhe e vendosëm në një pamje të madhe, pamë rritjen e nitrateve me kalimin e kohës, gjë që ndodhi rreth 800 milionë vjet më parë”, tha Kang.

Një qasje bashkëpunuese, ndërkombëtare ishte çelësi për lidhjen e këtyre të dhënave të reja me ngjarjet biologjike, kryesisht me rritjen e eukarioteve.

Gill dhe Rachel Reid, gjithashtu një gjeokimist i Kolegjit të Shkencave dhe bashkëautor i punimit, dhanë analiza kritike përmes burimeve, duke përfshirë spektrometrin e masës në Laboratorin e Izotopit të Stabilitetit të Gjeoshkencës në Virginia Tech. Një analizues elementar i shoqëruar me spektrometrin e masës i lejoi studiuesit të nxjerrin gaz azot të pastër nga mostrat për analizë.

Gill është e specializuar në rindërtimin e cikleve kimike të tanishme dhe të kaluara në planetin tonë. Ai bashkëpunon me paleontologë për të studiuar të dhënat e jetës së ruajtur në të dhënat gjeologjike dhe shqyrton se cilat faktorë të mundshëm mjedisorë mund të kenë mundësuar ndryshime në jetë gjatë historisë.

Reid, e cila përgjithësisht fokuson kërkimin e saj në ngjarjet më të fundit të Tokës, pati një mundësi të veçantë për të ofruar ekspertizën e saj të izotopit të azotit për këto fosile të lashta.

Feifei Zhang, një gjeokimist në Universitetin e Nanjing, ishte bashkëautori i katërt i gazetës. Zhang dha njohuri se sa oksigjen do të kishte qenë i disponueshëm në oqeane gjatë kohës kur nitrati u rrit në bollëk.

Të gjithë autorët e Virginia Tech janë anëtarë të lidhur me Qendrën e Ndryshimeve Globale të Institutit të Shkencave të Jetës Fralin, me Kang që shërben si Ph.D. bashkëpunëtor në programin e diplomuar të Ndërfaqes së Ndryshimit Global. Qendra bashkon ekspertë nga disiplina të ndryshme për të zgjidhur këto sfida komplekse globale dhe për të trajnuar gjeneratën e ardhshme të liderëve.

Xiao, i cili ka ndihmuar në gërmimin dhe studimin e disa prej fosileve më të lashta nga e gjithë bota, tha se ky lloj studimi i jep atij shpresë për zbulime të ardhshme. Anëtarët e ekipit presin me padurim të bashkëpunojnë me NASA-n për grantet e ardhshme, siç është programi i ekzobiologjisë që mbështet kërkimet e tyre aktuale.

Ai gjithashtu vlerëson Bibliotekat Universitare në Virginia Tech për mbështetjen e botimeve me akses të hapur, si Science Advances, për të ofruar një përzgjedhje të verifikuar kërkimesh, të disponueshme lirisht për lexuesit.

“Ne mund të lidhim pikat nga përbërjet izotopike të azotit në të kaluarën e lashtë dhe më pas të kalojmë në hapin tjetër dhe të nxjerrim përfundimin se sa nitrat ishte në dispozicion për organizmat,” tha Xiao. “Dhe pastaj ne e lidhim atë me të dhënat fosile për të treguar se ka një marrëdhënie.”

Ndërsa oqeanet e lashta janë zhdukur prej kohësh, ajo që ndodhi në oqeanet e lashta është regjistruar në shkëmbinj dhe studimi i këtyre shkëmbinjve siguron një lidhje nga historia e Tokës sonë me të tashmen dhe të ardhmen.

“Gjeologët shikojnë shkëmbinjtë për të njëjtën arsye që tregtarët e aksioneve shikojnë kurbën e Dow Jones kur marrin vendime për të shitur ose blerë aksione. Historia gjeologjike e shkruar në shkëmbinj na jep një kontekst të rëndësishëm për ndryshimet globale në të ardhmen,” tha Xiao.