I livelli fluttuanti di ossigeno sulla Terra hanno accelerato l’evoluzione animale

 

 

È probabile che i livelli di ossigeno nell’atmosfera terrestre abbiano “fluttuato selvaggiamente” un miliardo di anni fa, creando condizioni che potrebbero aver accelerato lo sviluppo della vita animale primitiva.

Gli scienziati ritengono che l’ossigeno atmosferico si sia sviluppato in tre fasi, a partire da quello che è noto come il Grande Evento Ossidativo circa due miliardi di anni fa, quando l’ossigeno è apparso per la prima volta nell’atmosfera.

Il terzo stadio, circa 400 milioni di anni fa, ha visto l’ossigeno atmosferico salire ai livelli  di oggi.

Ciò che è incerto è ciò che accadde durante la seconda fase, in un periodo noto come l’era neoproterozoica, che iniziò circa un miliardo di anni fa e durò per circa 500 milioni di anni, quando emersero le prime forme di vita animale.

La domanda a cui gli scienziati hanno cercato di rispondere è: c’è stato qualcosa di straordinario nei cambiamenti dei livelli di ossigeno nell’era neoproterozoica che potrebbe aver svolto un ruolo fondamentale nella prima evoluzione degli animali: i livelli di ossigeno sono aumentati improvvisamente o c’è stato un aumento graduale?

Tracce fossilizzate dei primi animali – noti come biota di Ediacaran, organismi pluricellulari che richiedevano ossigeno – sono state trovate in rocce sedimentarie che hanno da 541 a 635 milioni di anni.

Per cercare di rispondere alla domanda, un gruppo di ricerca dell’Università di Leeds supportato dalle Università di Lione, Exeter e UCL, ha utilizzato misurazioni delle diverse forme di carbonio, o isotopi di carbonio, trovati in rocce calcaree prelevate da mari poco profondi.

Sulla base dei rapporti isotopici dei diversi tipi di carbonio trovati, i ricercatori sono stati in grado di calcolare i livelli di fotosintesi che esistevano milioni di anni fa e dedurre i livelli di ossigeno atmosferico.

Come risultato dei calcoli, sono stati in grado di produrre una registrazione dei livelli di ossigeno nell’atmosfera negli ultimi 1,5 miliardi di anni, che ci dice quanto ossigeno si sarebbe diffuso nell’oceano per sostenere la vita marina primitiva.

Alex Krause, un modellista biogeochimico che ha completato il suo dottorato di ricerca presso la School of Earth and Environment di Leeds ed è stato lo scienziato principale del progetto, ha detto che i risultati danno una nuova prospettiva sul modo in cui i livelli di ossigeno stanno cambiando sulla Terra.

Ha aggiunto: “La Terra primordiale, per i primi due miliardi di anni della sua esistenza, era anossica, priva di ossigeno atmosferico. Poi i livelli di ossigeno hanno iniziato a salire, che è noto come il Grande Evento di Ossidazione.

“Fino ad ora, gli scienziati avevano pensato che dopo il Grande Evento Ossidativo, i livelli di ossigeno fossero bassi e poi aumentati poco prima di vedere i primi animali evolversi, o che i livelli di ossigeno fossero alti per molti milioni di anni prima che arrivassero gli animali.

“Ma il nostro studio mostra che i livelli di ossigeno erano molto più dinamici. C’è stata un’oscillazione tra alti e bassi livelli per molto tempo prima che emergessero le prime forme di vita animale”.

Benjamin Mills, che guida l’Earth Evolution Modelling Group a Leeds e ha supervisionato il progetto, ha dichiarato: “Questo cambiamento periodico delle condizioni ambientali avrebbe prodotto pressioni evolutive in cui alcune forme di vita potrebbero essersi estinte e potrebbero emergerne di nuove”.

Mills ha detto che i periodi ossigenati hanno ampliato quelli che sono noti come “spazi abitabili” – parti dell’oceano in cui i livelli di ossigeno sarebbero stati abbastanza alti da supportare le prime forme di vita animale.

“È stato proposto nella teoria ecologica che quando si ha uno spazio abitabile che si espande e si contrae, questo può supportare rapidi cambiamenti nella diversità della vita biologica.

“Quando i livelli di ossigeno diminuiscono, c’è una forte pressione ambientale su alcuni organismi che potrebbe portare all’estinzione. E quando le acque ricche di ossigeno si espandono, il nuovo spazio consente ai sopravvissuti di elevarsi al dominio ecologico.

“Questi spazi abitabili ampliati sarebbero durati per milioni di anni, dando un sacco di tempo agli ecosistemi per svilupparsi”.