Một nhà địa chất học tại Đại học Washington ở St. Louis đã đề xuất rằng sự tiến hóa là động lực chính trong sự phát triển đầu tiên của Trái đất thay vì các quá trình vật lý, như kiến tạo mảng.
Carrine Blank, Tiến sĩ, giáo sư trợ lý địa chất của Đại học Washington thuộc Khoa Khoa học Trái đất & Khoa học Hành tinh & Khoa học, nghiên cứu về vi khuẩn lam - vi khuẩn sử dụng ánh sáng, nước và carbon dioxide để tạo ra oxy và sinh khối - đã kết luận rằng các loài bắt đầu trên Trái đất trong các hệ thống nước ngọt trên các lục địa và dần dần phát triển để tồn tại trong môi trường nước lợ, sau đó là các môi trường muối cao hơn, biển và siêu mặn (vỏ muối).
Vi khuẩn lam là những sinh vật đã tạo ra lục lạp, nhà máy oxy trong tế bào thực vật. Một nửa tỷ năm trước Cyanobacteria đã tiên đoán các sinh vật phức tạp hơn như thực vật đa tế bào và hoạt động trong một thế giới nơi mức oxy của sinh quyển ít hơn nhiều so với ngày nay. Trong vòng đời rất dài của chúng, Cyanobacteria đã phát triển một hệ thống để tồn tại trong môi trường oxy hóa đang dần tăng lên, khiến chúng được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm.
Blank có thể rút ra giả thuyết của mình từ những cây gia đình mà cô ấy đang vẽ về Cyanobacteria. Những quan sát của cô có khả năng kích động cuộc tranh luận giữa các nhà sinh vật học và nhà địa chất nghiên cứu một trong những thời đại gây tranh cãi nhất Trái đất - khoảng 2,1 tỷ năm trước, khi vi khuẩn lam lần đầu tiên xuất hiện trên Trái đất. Đây là thời điểm bầu khí quyển Trái đất có sự gia tăng đáng kinh ngạc, bí ẩn và không thể giải thích được về oxy, từ mức cực thấp đến 10% so với hiện nay. Có ba - một số người nói rằng bốn - băng hà toàn cầu, và hồ sơ hóa thạch phản ánh một sự thay đổi lớn trong số lượng sinh vật chuyển hóa lưu huỳnh và một sự thay đổi lớn trong chu trình carbon.
Câu hỏi đặt ra là: Tại sao? Trống nói.
Phần đóng góp của tôi là nỗ lực tìm kiếm những giải thích tiến hóa cho những thay đổi lớn này. Có rất nhiều chuyển động tiến hóa trong Cyanobacteria tại thời điểm này, và vi khuẩn đang tạo ra ảnh hưởng đến sự phát triển của Trái đất. Các nhà địa chất trong quá khứ đã dựa vào các sự kiện địa chất cho các quá trình chuyển đổi đã kích hoạt sự thay đổi, nhưng tôi đã lập luận rằng rất nhiều trong số những điều này có thể là tiến hóa.
Blank đã trình bày nghiên cứu của mình tại cuộc họp thường niên năm 2004 của Hiệp hội Địa chất Hoa Kỳ, được tổ chức, ngày 7-10 tháng 11 tại Denver.
Phát hiện trống mà Cyanobacteria xuất hiện đầu tiên trong các hồ hoặc suối nước ngọt là phản trực giác.
Hầu hết mọi người đều có giả định rằng Cyanobacteria ra khỏi môi trường biển - xét cho cùng, chúng vẫn rất quan trọng đối với môi trường biển ngày nay, vì vậy chúng phải luôn luôn như vậy, Chai Blank nói. Sau khi Cyanobacteria bắt đầu xuất hiện, không có lá chắn ozone, vì vậy ánh sáng tia cực tím sẽ giết chết hầu hết mọi thứ. Họ hoặc phải tìm ra cách đối phó với tia UV - và có bằng chứng cho thấy họ tạo ra các sắc tố hấp thụ tia cực tím - hoặc tìm cách phát triển dưới trầm tích để tránh ánh sáng.
Để nghiên cứu sự tiến hóa của Cyanobacteria, Blank đã vẽ ra một cây xương sống bằng cách sử dụng nhiều gen từ toàn bộ trình tự bộ gen. Các loài khác đã được thêm vào cây bằng cách sử dụng gen RNA ribosome. Các nhân vật hình thái, ví dụ, sự hiện diện hay vắng mặt của vỏ bọc, sự tăng trưởng đơn bào hoặc sợi, sự hiện diện hay vắng mặt của các dị thể? một tế bào vách dày xảy ra trong khoảng thời gian? được mã hóa và ánh xạ trên cây. Sự phân bố các tính trạng được so sánh với các đặc điểm được tìm thấy trong hồ sơ hóa thạch.
Vi khuẩn lam nổi lên khoảng hai tỷ năm trước đang trở thành những vi khuẩn phức tạp có đường kính tế bào lớn hơn các nhóm trước đó - ít nhất là 2,5 micron. Cây trống cho thấy một số đặc điểm hình thái phát sinh độc lập trong nhiều dòng, trong đó có cấu trúc vỏ, tăng trưởng dạng sợi, khả năng cố định nitơ, ưa nhiệt (yêu nhiệt), vận động và sử dụng sunfua làm chất cho điện tử.
Chúng tôi sẽ cần rất nhiều phân tích về hồ sơ hóa thạch vi mô của các nhà cổ sinh vật học nghiêm túc để xem giả thuyết này nghe như thế nào, theo ông Trống. Phần khung thời gian này là một trong những câu đố lớn nhất đối với các nhà sinh vật học và nhà địa chất. Một số lượng lớn những điều đang xảy ra sau đó trong hồ sơ địa chất.
Nguồn gốc: Bản tin WUSTL
