Volgens veel wetenschappers verscheen het eerste meercellige leven zo’n 635 miljoen jaar geleden op aarde. Er zijn wel veel oudere fossielen gevonden, maar die zijn omstreden. Nu is er bewijs dat die fossielen wél deugen en dat het eerste complexe leven dus toch al meer dan 1,5 miljard jaar eerder ontstond.
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Britse Cardiff University ontdekte in het Franceville-bekken in Gabon aan de Atlantische kust dat er een periode van unieke vulkanische activiteit moet zijn geweest onderwater, veroorzaakt door de botsing van twee continenten. De onderzoekers omschrijven het als een ‘laboratorium vol voedingsstoffen voor de vroegste experimenten van de complexe evolutie’.
Fosfor
De crux is fosfor. Dat was er mogelijk al veel eerder dan gedacht. “De beschikbaarheid van fosfor in het milieu wordt beschouwd als een sleutelcomponent voor de evolutie van leven op aarde, vooral voor de overgang van eenvoudige eencellige organismen naar complexe organismen zoals dieren en planten”, legt hoofdonderzoeker Ernest Chi Fru uit Cardiff uit.
“We wisten al dat een toename van fosfor en zuurstof in zeewater ongeveer 635 miljoen jaar geleden heeft geleid tot een episode van biologische evolutie. Maar onze studie voegt daar een andere, veel vroegere episode aan toe, zo’n 2,1 miljard jaar geleden.”
Helemaal nieuw is het idee niet. Er bestaat al een tijd een discussie over de validiteit van grote fossielen van organismen uit deze periode. Het zijn de alleroudste die ooit zijn gevonden, maar er bestond – en bestaat – twijfel of het wel echt fossielen zijn. De nieuwe studie heeft echter een verband weten aan te tonen tussen een verandering van de omgeving door de vulkanische activiteit en de toename van nutriënten in het water, voorafgaand aan het ontstaan van de organismen. Het kan dus heel goed hun evolutie hebben getriggerd.
Onderwatervulkanen
Een speciale, zogenoemde geochemische analyse van de sedimentaire gesteenten op de oceaanbodem, die meer dan 2 miljard jaar oud zijn, komt met een verklaring voor deze veelbesproken ongewoon grote fossielen in het Franceville Basin. “We denken dat de onderwatervulkanen, die volgden op de botsing en eenwording van de Congo- en São Francisco-aardkorst, dit deel van het water verder inperkten en zelfs afsloten van de wereldzeeën waardoor een voedingstofrijke ondiepe binnenzee ontstond”, aldus Chi Fru.
“Dit leidde tot een lokale omgeving waar cyanobacteriële fotosynthese gedurende een lange periode overvloedig plaatsvond, waardoor er veel zuurstof ontstond in het zeewater en de productie van een grote voedselbron op gang kwam”, klinkt het.
“Dit zou voldoende energie hebben opgeleverd voor een groei van de lichaamsgrootte en meer complexe gedragingen, zoals we hebben waargenomen bij fossielen van primitieve eenvoudige levensvormen uit deze periode.”
Twee stappen
De onderzoekers stellen dat de beperkte omvang van de binnenzee, in combinatie met de vijandige omstandigheden die daarbuiten nog miljarden jaren bestonden, waarschijnlijk verhinderden dat deze bijzondere levensvormen wereldwijd voet aan de grond kregen.
De nieuwe bevindingen wijzen op twee stappen in de evolutie van het complexe leven op aarde. Stap één volgde na de eerste grote stijging van het zuurstofgehalte in de atmosfeer 2,1 miljard jaar geleden en stap twee kwam voort uit een tweede stijging van het zuurstofgehalte ongeveer 1,5 miljard jaar later. “De eerste poging werd niet wijdverspreid, maar de tweede keer leidde het wél tot de dierlijke biodiversiteit die we tegenwoordig op aarde zien”, aldus de Britse onderzoeker.
Het Franceville-bekken is een 1,6 tot 2,1 miljard jaar oude binnenzee in Gabon. Het is vooral bekend, omdat er mogelijk het oudste meercellige leven is gevonden. Er zijn namelijk structuren tot wel 17 centimeter groot aangetroffen, die eruitzien als een soort afgeplatte schijven met cirkels in het midden. De ontdekkers ervan beschreven ze als organismen, die verwant zijn aan eukaryoten, organismen met een celkern, bijvoorbeeld gisten en algen. Maar andere onderzoekers betwijfelen of het echt om fossielen van organismen gaat. Zo zijn er ook wetenschappers die denken dat het pseudofossielen zijn van anorganisch pyriet. Het zou ook simpelweg om diagenese – de verandering van sediment – kunnen gaan, suggereerden onderzoekers vorig jaar nog. De Francevilliaanse Biota zouden in ieder geval nog niet aan de strenge criteria voldoen om ze fossielen te mogen noemen. Een isotopenanalyse uit 2023 wees echter uit dat de structuren verrijkt waren met zink-, kobalt- en nikkelisotopen. Dat zou weer wel kunnen wijzen op het metabolisme van eukaryoten. Ook de huidige studie zit dus in het kamp van de fossielenaanhangers, maar het laatste woord is er nog niet over gezegd.
