Η ανακάλυψη νέων απολιθωμάτων ίσως προσθέσει εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια στην εξέλιξη των ζώων

Η ύπαρξη της ζωής στον πλανήτη Γη έχει μια ιστορία που μετράει περισσότερα από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Όμως, τα πιο πολλά από αυτά τα χρόνια αυτή συνίσταται αποκλειστικά από βακτήρια. Πάνω από έναν αιώνα ερευνούν οι επιστήμονες τα στοιχεία της βιολογικής εξέλιξης, όμως ορισμένα μέρη των απολιθωμάτων παραμένουν αινιγματικά και η εύρεση στοιχείων για το πρώτα ζώα της Γης είναι ιδιαίτερα προκλητική. Ας πάρουμε τα πράγματα με τη σειρά:

Πρώτα-πρώτα οι πληροφορίες σχετικά με τα εξελικτικά γεγονότα πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια: αυτές μαζεύονται σιγά-σιγά κυρίως από τα απολιθώματα. Οικεία απολιθώματα είναι κελύφη, εξωσκελετοί και οστά που αναπτύσσουν οι οργανισμοί όσο ζουν. Αυτά τα αποκαλούμενα «σκληρά μέρη» πρωτοεμφανίστηκαν σε πετρώματα που εναποτέθηκαν κατά τη διάρκεια της Κάμβριας έκρηξης, πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια. Η κατά τα φαινόμενα ξαφνική εμφάνιση ποικίλων, πολύπλοκων ζώων, πολλών με σκληρά μέρη, υπονοεί κάτι: υπήρξε μια προηγούμενη περίοδος κατά τη διάρκεια της οποίας πρώιμα ζώα με μαλακά σώματα, χωρίς σκληρά μέρη, εξελίχθηκαν από ακόμη απλούστερα ζώα.

Που βρίσκεται το πρόβλημα; Δυστυχώς, μέχρι τώρα, πιθανά στοιχεία απολιθωμάτων ζώων που υπήρξαν στο διάστημα της «κρυμμένης» εξέλιξης είναι πολύ σπάνια και δύσκολο να κατανοηθούν, καθιστώντας το χρόνο και τη φύση των εξελικτικών γεγονότων ασαφή. Ο γρίφος αυτός, γνωστός ως δίλημμα του Δαρβίνου, παραμένει προκλητικό και άλυτο 160 χρόνια μετά από τη δημοσίευση της Καταγωγής των Ειδών. Υπάρχει, όμως, ένα έμμεσο στοιχείο σχετικό με το πώς και πότε μπορεί να έχουν εμφανιστεί τα ζώα: Τα ζώα εξ ορισμού προσλαμβάνουν προϋπάρχουσα οργανική ύλη και οι μεταβολισμοί τους απαιτούν ένα ορισμένο επίπεδο ατμοσφαιρικού οξυγόνου. Υποτίθεται ότι τα ζώα δεν θα μπορούσαν να εμφανιστούν, ή τουλάχιστον να μη διαφοροποιούνται, μέχρις ότου υπάρξει μια σημαντική αύξηση του οξυγόνου στην Νεοπροτεροζωική Εποχή, κάπου μεταξύ 815 και 540 εκατομμύρια χρόνια πριν, ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης του οξυγόνου που παρήχθη από φωτοσυνθετικά κυανοβακτήρια, γνωστά επίσης και ως γαλαζοπράσινα φύκη. Είναι ευρέως αποδεκτό ότι τα πιο βασικά ζώα στο εξελικτικό δένδρο των ζώων είναι οι σπόγγοι, τα σφουγγάρια, και έτσι είναι πιθανό να είναι τα πρώτα που εμφανίστηκαν.

Τώρα, ίσως υπάρξει η απορία: τι μας ενδιαφέρουν τα σφουγγάρια; γιατί τα αναφέρουμε; Ας δούμε: Τα σφουγγάρια χρησιμοποιούν οξυγόνο και τρέφονται ρουφώντας νερό που περιέχει οργανική ύλη, μέσω των σωμάτων τους. Τα πρώιμα ζώα ήταν πιθανώς σχετιζόμενα με τα σφουγγάρια, όπως υποθέτει η σχετική επιστημονική υπόθεση, και μπορεί να έχουν αναδυθεί εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν από την Κάμβρια περίοδο, όπως υποστηρίζεται από μια γενετική μέθοδο που ονομάζεται μοριακή φυλογένεση, η οποία αναλύει τις γενετικές διαφορές. Με βάση αυτές τις λογικές υποθέσεις, οι σπόγγοι – τα σφουγγάρια – πρέπει να έχουν υπάρξει πριν από περισσότερο από 900 εκατομμύρια χρόνια.

Εδώ εμφανίζονται κάποιες δυσκολίες στην κατανόηση, αλλά και η ανάδυση της νέας γνώσης: Εντοπίζουν, οι επιστήμονες, στοιχεία σπόγγων στα πετρώματα που προέρχονται από αυτά τα εκατοντάδες εκατομμύρια ενδιάμεσων χρόνων; Μια μερική απάντηση στο ερώτημα είναι αρνητική επειδή τα σφουγγάρια δεν έχουν τυπικά σκληρά μέρη (κελύφη, οστά). Αν και ορισμένα σφουγγάρια έχουν έναν εσωτερικό σκελετό που συγκροτείται από μικροσκοπικά ανόργανα ραβδία που αποκαλούνται σκληρίτες, δεν έχουν βρεθεί πειστικά στοιχεία σκληριτών σε πετρώματα που χρονολογούνται από το μεσοδιάστημα της κρυμμένης εξέλιξης των πρώιμων ζώων. Ωστόσο, ορισμένοι τύποι σπόγγων έχουν σκελετό που συγκροτείται από ίνες σκληρής πρωτεΐνης που ονομάζεται σπογγίνη, που διαμορφώνει ένα διακριτό μικροσκοπικό τρισδιάστατο δίκτυο, όμοιο με σφουγγάρι μπάνιου (εικόνα στην αρχή του κειμένου).

Σε τι μπορεί να βοηθήσει αυτή η γνώση; Το δρόμο δείχνει η εργασία σε σημερινά σφουγγάρια, αλλά και σε απολιθώματα σφουγγαριών: αυτοί οι σπόγγοι μπορούν να διατηρηθούν στο αρχείο πετρωμάτων όταν ο μαλακός ιστός τους ασβεστοποιείται κατά τη διάρκεια της αποσύνθεσης. Αν η ασβεστοποιημένη μάζα σκληραίνει γύρω από τις ίνες σπογγίνης πριν αυτές αποσυντεθούν, ένα διακριτό μικροσκοπικό δίκτυο πολύπλοκα διακλαδωμένων σωλήνων εμφανίζεται ως αποτέλεσμα στο πέτρωμα. Η διαμόρφωση της διακλάδωσης είναι διαφορετική από αυτή που διαμορφώνουν τα φύκη, τα βακτήρια ή οι μύκητες και είναι καλά γνωστές από ασβεστόλιθους νεότερους από 540 εκατομμύρια χρόνια.

Αυτό μπορεί να είναι ένα απολίθωμα σπόγγου 890 εκατομμυρίων ετών. (εικόνα της Elizabeth C. Turner, από The Conversation)

Είναι ώρα να εμφανιστούν τα πρόσωπα στη σκηνή: Η Elizabeth C. Turner, καθηγήτρια στο δίγλωσσο Λαυρεντινό Πανεπιστήμιο του Οντάριο, στον Καναδά, είναι γεωλόγος και παλαιοβιολόγος η οποία εργάζεται στους πολύ παλιούς ασβεστόλιθους. Πρόσφατα περιέγραψε αυτήν ακριβώς τη μικροδομή σε πετρώματα 890 εκατομμυρίων χρόνων από τον βόρειο Καναδά, προτείνοντας ότι θα μπορούσαν να αποτελούν απόδειξη σφουγγαριών που είναι μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια παλαιότερα από ότι το επόμενο νεότερο αναμφισβήτητο απολίθωμα σφουγγαριού.

Αν και η πρόταση της επιστήμονος φαίνεται αρχικά εξωφρενική, γίνεται με προβλέψεις και υποθέσεις που είναι κοινές στην παλαιοντολογική κοινότητα: το νέο υλικό φαίνεται να επιβεβαιώνει μια εκτεταμένη χρονοσειρά και μια προβλεπόμενη ταυτότητα για τα πρώιμα ζώα που είναι ήδη ευρύτατα αποδεκτή. Αν, λοιπόν, αυτά είναι πράγματι απολιθώματα σπόγγων, η εξέλιξη των ζώων μπορεί να πάει πίσω για αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Οι πρώιμοι πιθανοί σπόγγοι που περιγράφονται έζησαν με εγκατεστημένες κοινότητες κυανοβακτηρίων που παρήγαγαν οάσεις οξυγόνου σε ένα κατά τα άλλα χαμηλού οξυγόνου κόσμο, πριν από το γεγονός της Νεοπροτεροζωικής οξυγόνωσης.

Αυτοί οι πρώιμοι σπόγγοι μπορεί να συνέχισαν να ζουν σε παρόμοια περιβάλλοντα, πιθανώς αμετάβλητα και χωρίς τίθενται υπό αμφισβήτηση από την εξελικτική πίεση, για αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, πριν αναδυθούν τα περισσότερο διαφοροποιημένα ζώα. Η ύπαρξη των 890 εκατομμυρίων ζώα θα μπορούσε επίσης να δείχνει ότι η βιολογική εξέλιξη δεν επηρεάστηκε ουσιαστικά από τα αμφιλεγόμενα Κρυογενή παγετωνικά επεισόδια, που άρχισαν περίπου πριν από 720 εκατομμύρια χρόνια. Όπως υποστηρίζει η κ. Turner, στο άρθρο της στο «The Conversation», το ασυνήθιστο απολιθωματικό υλικό μπορεί να δώσει μια νέα προοπτική στο δίλημμα του Δαρβίνου. Ωστόσο, οι ριζικά νέες ιδέες γενικά δεν είναι πλήρως αποδεκτές από την επιστημονική κοινότητα χωρίς έντονη συζήτηση, οπότε λογικό είναι να αναμένεται ζωηρή αντιπαράθεση.

Πηγή: The Conversation