Καθώς έκανε πεζοπορία στην κοιλάδα Dades του Μαρόκου, ο γιατρός Rowan Martindale είδε κάτι τόσο ασυνήθιστο που τράβηξε αμέσως την προσοχή του.
Ο Martindale, παλαιοοικολόγος και γεωβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν, εξερευνούσε το τραχύ τοπίο με άλλους ερευνητές, συμπεριλαμβανομένου του Steffen Bodin του Πανεπιστημίου του Aarhus. Στόχος τους ήταν να διερευνήσουν τα αρχαία οικοσυστήματα υφάλων που κάποτε υπήρχαν κάτω από έναν ωκεανό που κάλυπτε την περιοχή πριν από εκατομμύρια χρόνια.
Για να φτάσει σε αυτούς τους αρχαίους υφάλους, η ομάδα έπρεπε να διασχίσει εκτεταμένα στρώματα βράχου γνωστά ως turbidite. Αυτές οι αποθέσεις σχηματίζονται όταν χιονοστιβάδες υποβρύχιας λάσπης, άμμου και συντριμμιών κατεβαίνουν στον πυθμένα του ωκεανού και τελικά εγκαθίστανται σε παχιά στρώματα ιζήματος. Τα σημάδια κυματισμού είναι κοινά σε τέτοιες αποθέσεις, αλλά ο Martindale παρατήρησε κάτι ασυνήθιστο να κάθεται πάνω από τους κυματισμούς.
«Καθώς περπατάμε μέσα από αυτούς τους τουρμπιδίτες, κοιτάζω τριγύρω και αυτό το όμορφο κυματιστό αεροπλάνο κλινοστρωμνής τραβάει το μάτι μου», λέει ο Martindale. “Είπα, “Στέφαν, πρέπει να γυρίσεις εδώ. Αυτές είναι δομές ρυτίδων!”
Τι είναι ο σχηματισμός ρυτίδων;
Οι ρυτιδώδεις δομές είναι μικρές κορυφογραμμές και βαθουλώματα που μπορούν να σχηματιστούν όταν οι μικροβιακές κοινότητες ταιριάζουν μεταξύ των αμμωδών ιζημάτων. Αυτά τα χαλάκια σχηματίζονται από μικροσκοπικούς οργανισμούς όπως τα φύκια και τα βακτήρια που συνδέουν το ίζημα μεταξύ τους και αφήνουν πίσω τους ξεχωριστές επιφανειακές δομές.
Είναι σημαντικά για τους επιστήμονες επειδή μπορούν να παρέχουν στοιχεία για την αρχαία μικροβιακή ζωή. Ωστόσο, ο σχηματισμός ρυτίδων είναι συνήθως εύθραυστος. Μόλις τα ζώα άρχισαν ενεργά να τρυπώνουν μέσα από θαλάσσια ιζήματα πριν από εκατομμύρια χρόνια, αυτά τα ευαίσθητα χαρακτηριστικά καταστρέφονταν συχνά πριν διατηρηθούν.
Ως αποτέλεσμα, οι ιερές δομές είναι ασυνήθιστες σε βράχους ηλικίας μικρότερης των 540 εκατομμυρίων ετών, μια περίοδος που συμπίπτει με μια σημαντική επέκταση της ποικιλότητας των ζώων. Σήμερα, βρίσκονται συχνά σε ρηχά παράκτια περιβάλλοντα όπου το φως του ήλιου υποστηρίζει φωτοσυνθετικά φύκια.
Μια ανακάλυψη που δεν έπρεπε να είναι εκεί
Το Rocks ήταν ένα μεγάλο παζλ που εξέταζε ο Martindale.
Ζαρωμένοι τουρμπιδίτες σχηματίστηκαν σε βαθιά νερά, τουλάχιστον 180 μέτρα (590 πόδια) κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Σε αυτό το βάθος, το ηλιακό φως δεν μπορεί να διεισδύσει, καθιστώντας αδύνατο να επιβιώσουν τα φωτοσυνθετικά φύκια.
Αυτό δημιούργησε αμέσως πρόβλημα. Αν τα μικρόβια που εξαρτώνται από το φως του ήλιου δεν μπορούσαν να χτίσουν δομές, τι θα έκαναν;
Προηγούμενες αναφορές για ιερές δομές σε αρχαίους τουρμπιδίτες βαθέων υδάτων ήταν αμφιλεγόμενες και ευρέως αμφισβητούμενες. Η πέτρινη εποχή έκανε το μυστήριο ακόμα πιο εκπληκτικό. Αυτά τα ιζήματα σχηματίστηκαν πριν από περίπου 180 εκατομμύρια χρόνια, όταν τα ζώα του πυθμένα της θάλασσας ήταν άφθονα και τα ιζήματα διαταράσσονταν συνεχώς. Μια τέτοια δραστηριότητα συνήθως καταστρέφει τις λεπτές μικροβιακές υφές προτού μπορέσουν να διατηρηθούν.
Τα πάντα σχετικά με την ανακάλυψη υποδεικνύουν ότι οι δομές των ρυτίδων δεν πρέπει να βρίσκονται σε αυτό το περιβάλλον.
Ο Martindale γνώριζε ότι οι έκτακτοι ισχυρισμοί απαιτούσαν ισχυρές αποδείξεις.
“Ας εξετάσουμε κάθε στοιχείο που μπορούμε να βεβαιωθούμε ότι πρόκειται για δομές ρυτίδων σε τουρμπιδίτες”, λέει ο Martindale, “επειδή οι δομές των ρυτίδων, συνήθως η πηγή της φωτοσύνθεσης, “δεν πρέπει να βρίσκονται σε αυτό το βαθύ νερό”.
Αναζητώντας στοιχεία αρχαίας μικροβιακής ζωής
Η ερευνητική ομάδα ερεύνησε προσεκτικά τους βράχους όπου σχηματίστηκαν τα ιζήματα και επιβεβαίωσε τόσο τη βιολογική προέλευση της ασυνήθιστης υφής.
Αρχικά, επαλήθευσαν ότι τα στρώματα ήταν πράγματι τουρμπιδίτες που είχαν αποτεθεί σε βαθιά νερά. Στη συνέχεια, αναζήτησαν χημικές υπογραφές που θα μπορούσαν να αποκαλύψουν εάν οι ζωντανοί οργανισμοί έπαιξαν ρόλο στη δημιουργία της δομής.
Η ανάλυσή τους έδειξε υψηλότερη συγκέντρωση άνθρακα στο στρώμα του ιζήματος ακριβώς κάτω από τη ρυτίδα. Ο εμπλουτισμός άνθρακα συνδέεται συχνά με τη βιολογική δραστηριότητα και παρέχει μια σημαντική ένδειξη ότι εμπλέκονται μικρόβια.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές στράφηκαν στον σύγχρονο ωκεανό για απαντήσεις.
Το βίντεο που συλλέγεται από τηλεκατευθυνόμενα υποβρύχια υποδηλώνει ότι τα μικροβιακά στρώματα μπορούν ακόμη και να σχηματιστούν κάτω από τη φωτική ζώνη, το στρώμα πάνω από το ηλιακό φως όπου λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση. Αντί να βασίζονται στο φως του ήλιου, αυτές οι κοινότητες χτίζονται από χημειοσυνθετικά βακτήρια.
Οι χημειοσυνθετικοί οργανισμοί παράγουν ενέργεια από χημικές αντιδράσεις αντί του ηλιακού φωτός. Μερικοί χρησιμοποιούν ενώσεις όπως το υδρόθειο ή το μεθάνιο ως καύσιμο, επιτρέποντάς τους να ευδοκιμήσουν σε σκοτεινά περιβάλλοντα όπου η φωτοσυνθετική ζωή δεν μπορεί να επιβιώσει.
Τα βακτήρια της βαθιάς θάλασσας μπορούν να προκαλέσουν ρυτίδες
Όταν τα γεωλογικά στοιχεία, τα χημικά δεδομένα και οι σύγχρονες παρατηρήσεις του πυθμένα της θάλασσας εξετάστηκαν μαζί, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι είχαν εντοπίσει χημειοσυνθετικές δομές ρυτίδων που διατηρήθηκαν στο αρχείο βράχου.
Σύμφωνα με την προτεινόμενη εξήγηση τους, οι ροές τουρμπιδίτη παραδίδουν θρεπτικά συστατικά και οργανική ύλη στον βαθύ βυθό της θάλασσας. Η αποσύνθεση αυτού του υλικού μειώνει τα επίπεδα οξυγόνου στο ίζημα, δημιουργώντας ευνοϊκές συνθήκες για τα χημειοσυνθετικά μικρόβια.
Κατά τη διάρκεια ήρεμων διαλειμμάτων μεταξύ των υποβρύχιων ροών συντριμμιών, τα στρώματα βακτηρίων μπορούν να εξαπλωθούν στην επιφάνεια του ιζήματος. Με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα χαλάκια σχηματίζουν διακριτές ρυτίδες που διατηρούνται μέσα στους βράχους.
Τις περισσότερες φορές, οι ροές συντριμμιών αφαιρούσαν αργότερα τα μικροβιακά στρώματα. Περιστασιακά, ωστόσο, οι συνθήκες επιτρέπουν στα χαλάκια και τις τσαλακωμένες υφές τους να θάβονται και να διατηρούνται για εκατομμύρια χρόνια.
Η αναζήτηση για πρώιμη ζωή επεκτείνεται
Ο Martindale ελπίζει ότι μελλοντικά εργαστηριακά πειράματα θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς σχηματίζονται αυτές οι δομές σε περιβάλλοντα βαθέων υδάτων.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε επίσης να διευρύνει την επιστημονική σκέψη για τη δομή των ρυτίδων. Παραδοσιακά, οι ερευνητές τα έχουν συνδέσει σχεδόν αποκλειστικά με φωτοσυνθετικά μικροβιακά χαλάκια που ζουν σε ρηχά νερά. Νέα ευρήματα υποδηλώνουν ότι οι χημειοσυνθετικές κοινότητες μπορεί επίσης να αναπτύξουν παρόμοιες ιδιότητες.
Αν ναι, οι γεωλόγοι μπορεί να χρειαστεί να επανεξετάσουν περιβάλλοντα που προηγουμένως απορρίφθηκαν ως απίθανα μέρη για τη διατήρηση των στοιχείων αρχαίων μικροβιακών οικοσυστημάτων.
«Οι σχηματισμοί ρυτίδων είναι μια πραγματικά σημαντική απόδειξη για την πρώιμη εξέλιξη της ζωής», λέει ο Martindale. Αγνοώντας την πιθανή παρουσία τους στους τουρμπιδίτες, «χάνουμε ένα βασικό μέρος της ιστορίας της μικροβιακής ζωής».
Η ανακάλυψη εγείρει μια ενδιαφέρουσα πιθανότητα: Μερικές ενδείξεις για το πρώιμο μικροβιακό παρελθόν της Γης μπορεί να κρύβονται σε μέρη που οι επιστήμονες δεν σκέφτηκαν ποτέ να ψάξουν.