Jejak eukariota tertua dan cyanobacteria di Bumi diiktiraf sebagai pencemaran yang teruk • Elena Naimark • Berita sains mengenai "Unsur" • Sains bumi, Paleontologi

Jejak eukariota dan cyanobacteria tertua di Bumi diiktiraf sebagai pencemaran lewat.

Spiral Grypania, pita karbon makroskopik dari Pembentukan Negawney (Amerika Syarikat, Michigan), mungkin merupakan organisme eukariotik tertua yang terdapat di Bumi. Gambar dari www.peripatus.gen.nz

Jejak eukariota dan cyanobakteria yang paling purba di Bumi adalah biomarker yang diasingkan dari syal Australia Barat dengan umur 2.7 bilion tahun. Penemuan paleontologi cyanobacteria dan eukariota yang tidak dapat dipertikaikan mempunyai umur 2.15 dan 1.8 bilion tahun, masing-masing. Titik 2.4 bilion tahun terletak di antara kedua-dua mercu tanda ini, menandakan pembentukan suasana oksigen dan hidrosfera. Kewujudan serentak pengeluar oksigen dan atmosfera yang kurang oksigen selama sekurang-kurangnya 300 juta tahun merupakan persoalan yang serius bagi saintis. Para saintis Australia dengan bantuan peralatan terbaru memeriksa semula batu-batu dengan biomarker tertua yang menimbulkan persoalan ini. Perbandingan mikrob karbon hidrokarbon menyebabkan para saintis menyimpulkan bahawa biomarker ini adalah usia yang lebih muda dan diperkenalkan ke dalam batu Archean setelah ia disejukkan.

Pada tahun 1999, saintis Australia diterbitkan dalam jurnal Sains hasil kajian syal Archean di Australia.Tempat di mana contohnya berasal – Australia Barat, craton Pilbara, pembentukan Jerin (Jeerinah) – segera menjadi terkenal di kalangan ahli paleontologi. Biomarker (molekul organik yang secara unik menunjukkan metabolisme kumpulan tertentu haiwan atau tumbuh-tumbuhan; lihat juga biosignature), molekul hopanoid dan sterano hidrokarbon, telah diasingkan daripada syal ini. Gopans (2a-methylgopans) tidak terdapat dalam mana-mana organisma selain daripada sianobakteria, dan prekursor steran mengenal pasti eukaryotes secara eksklusif. Oleh kerana bilah Pembentukan Jerin adalah 2.69 bilion tahun, biomarker yang dikesan memaparkan rupa eukariota dan cyanobacteria dengan tepat pada usia ini.

Oleh itu, tempoh penangguhan 2.7 bilion tahun diterima oleh para saintis sebagai bukti tertua kewujudan eukariota dan cyanobacteria di planet ini. Kehadiran cyanobacteria fotosintesis juga mencadangkan pembentukan suasana oksigen pada masa ini. Secara tidak langsung, ini ditunjukkan oleh penampilan pada gilirannya organisma eukariotik: semua organisma eukariotik, tanpa pengecualian, menggunakan oksigen untuk pernafasan.

Biomarker yang ditemui dengan umur 2.7 bilion tahun serius "berusia" kedua-dua eukariota dan cyanobacteria.Para saintis telah menafikan sisa-sisa paleontologi eukariota (acritarchs) dengan usia 1.68-1.78 bilion tahun dan cyanobacteria dengan umur 2.15 bilion tahun. Banyak data geokimia yang bebas mencadangkan pembentukan suasana oksigen pada akhir 2.4 bilion tahun. Ternyata jurang yang mengesankan sekurang-kurangnya 300 juta tahun antara data paleontologi dan geokimia di satu pihak dan biomarker bertarikh di pihak yang lain. Mengapa tidak oksigen terkumpul di atmosfer dan di dalam air apabila fungsi sianobakteria? Di mana ia boleh disimpan selama 300 juta tahun, dan apakah tanda-tanda geokimia yang boleh menunjukkan repositori ini? Selama hampir sepuluh tahun, saintis telah cuba menjawab soalan-soalan ini.

Sementara itu, sekumpulan saintis dari Universiti Teknologi Carten Australia di Bentley, Universiti Kebangsaan Australia di Canberra dan Universiti Australia Barat di Crowley, yang diketuai oleh Jochen J. Brocks, penulis berusia 2.7 bilion tahun, meneruskan penyelidikan mengenai ahli-ahli akademik Archean dari kubur Pilbar. Sejak masa itu, teknik penyelidikan telah meningkat dengan ketara. Kini para saintis mempunyai kelengkapan moden mereka – mikropon ion NanoSIMS 50 dari Cameca.Dengan menggunakan mikrofon ini, anda boleh mengimbas permukaan sampel dengan resolusi sehingga 50 nanometer dan mengukur jumlah isotop karbon secara langsung di bahagian nipis tanpa mengeluarkan pecahan larut hidrokarbon untuk kajian. Oleh itu, saintis telah memperoleh gambaran pengedaran isotop dalam sampel syal. Oleh kerana resolusi yang tinggi, adalah mungkin untuk menganggarkan nisbah isotop karbon 12C /13C dalam matriks organik (latar belakang organik) syal – kerogen dan zarah pyrobitumens (kerogen dan pyrobituma adalah hasil penguraian dan transformasi bahan organik mati).

Telah diketahui bahawa di Batu-batu Late Archaean, komposisi isotop adalah karbon organik yang unik. Dalam pecahan hidrokarbon larut isotop berat 13Dengan agak banyak: penunjuk δ13C berkisar dari -29 hingga -26 ‰. Kandungan kandungan karbon isotop yang berat 13C dikira dengan formula: δ13C = 1000 {[(13C /12C) sampel / (13C /12C) standard] – 1}. Nombor negatif diperoleh jika nisbah dalam sampel 13C /12C kurang dari pada zaman moden, dan jumlah ini lebih kecil, lebih banyak lagi dalam contoh isotop karbon ringan 12C.) Dalam kerogen – pecahan tidak larut hidrokarbon – komposisi isotop adalah sangat ringan: penunjuk δ13Dengan <-39 ‰. Sebilangan besar isotop cahaya 12C dalam kerogen adalah ciri-ciri semua baka Archean lewat. Ciri ini dikaitkan dengan aktiviti bakteria metanotropik. Methanotrophs menghasilkan organik yang sangat ringan dengan nisbah isotop δ13Dari -42 hingga -85 ‰. Di kemudian hari (Phanerozoic), gambar biasanya dibalikkan, iaitu, dalam isotop berat kerogen biasanya sedikit lebih besar daripada hidrokarbon syal larut. Misteri biomarker tertua adalah bahawa komposisi isotop mereka tidak mengandungi "tanda tangan" Archean unik ini – komposisi isotop ringan.

Teka-teki ini boleh mempunyai dua penyelesaian. Pertama, untuk mengenali komposisi isotopik yang diubah akibat pemanasan dan transformasi metamorf yang lain dari kerogen. Kedua, untuk mengenali biomarker yang didapati pencemaran kemudian. Sekiranya kita menerima penjelasan pertama (seperti yang dilakukan pada tahun 1999 apabila temu janji tertua telah dijadikan awam), maka tandatangan ini juga harus dipadamkan dari produk lain penukaran haba hidrokarbon. Produk termodai termal sedemikian adalah pyrobitumens. Tetapi ternyata bahawa mereka sepenuhnya sesuai dengan komposisi isotopnya kepada "standard" Archean Akhir yang unik.Oleh itu, adalah perlu untuk mengenali hak, walaupun sangat mengecewakan, penjelasan kedua: biomarker di Batu Archean Akhir adalah pencemaran oleh minyak muda.

Kesimpulan sedih ini disahkan oleh kajian petrologi yang baik. Dalam bahagian nipis menonjol urat yang mengandungi karbon organik, di mana, nampaknya, bahan organik yang diproses diangkut oleh batu induk.

Dating peristiwa biotik yang paling purba. Tanda soalan penemuan kontroversi dan tafsiran yang jelas. Skim artikel yang dibincangkan dalam Bahasa Malaysia Alam Woodward W. Fischer dengan penyesuaian kecil pada artikel oleh Sergeev dan lain-lain. "Tahap utama perkembangan dunia organik: Komunikasi 1. Archaea dan Proterozoik awal" // // Stratigrafi dan korelasi geologi. 2007. T. 15. Vol. 2. ms 25-46

Apa fakta, selain biomarker, adakah saintis mempunyai pada awal cyanobacteria dan eukariota? Di Australia Barat, dalam siri Fortescue (umur 2.76-2.63 bilion tahun), di selatan cawangan Pilbara, penemuan filet nipis berorientasikan menegak telah ditemui. Ia boleh dengan kebarangkalian sama dan cyanobacteria, dan bakteria sulfur. Di Afrika Selatan, di dalam superseries Transvaal (2.52-2.51 bilion tahun) terdapat penutup besar, luas, tidak bercabang (sisa-sisa kerang polysaccharide) dan cocci.Tafsiran fosil-fosil ini adalah samar-samar: sama ada cyanobacteria atau pseudo-fosil (iaitu, pembentukan mineral yang kelihatan seperti sisa makhluk hidup, ketika datang ke mikron atau lebih banyak nanoscale level, sering tidak mungkin untuk mengatakan pasti sama ada kita berurusan dengan mineral nyata atau penipuan; Dengan cara ini, ketidakpastian dalam mengiktiraf "bakteria" Marikh berkaitan dengan ini). Pada Perisai Baltik (2.3-2.06 bilion tahun), sisa-sisa filamen sianobakteri dan, mungkin, eukariota didapati. Dalam siri Krivoy Rog di Ukraine (2.5-2.0 bilion tahun) – cyanobacteria dan kemungkinan eukariota. Di Kanada, di Seri Super Belcher (umur 2-1.96 bilion tahun), di Belcher Islands di Hudson Bay, terdapat flora cyanobacteria yang pelbagai. Amerika Syarikat, siri Minnomini, Pembentukan Negawney (umur 1.87 bilion tahun), dari kawasan Lake Superior, adalah alga eukariotik yang lebih rendah. Siberia, Udokan siri (umur 2.18-1.87 bilion tahun) – Udokania rumpai laut (Udokania).

Pechengia baru-baru ini (Pechengia) dari batu Kola 2.1 bilion tahun telah diiktiraf oleh penulis penemuan A. Yu. Rozanov dan MM Astaf'eva sebagai organisma eukariotik dari kumpulan alga hijau. Dasar untuk mengaitkan Pechengia kepada organisma nuklear adalah penampilan dalam beberapa gambar kepingan membran sel double.Dan ini masih merupakan tanda organisma eukariotik. Jika ya, maka Pechengia akan menjadi bukti fosil yang paling purba tentang kehidupan eukariotik di planet ini. Tetapi ada kebimbangan bahawa membran ganda dalam kes ini hanya boleh menjadi pembelahan membran tunggal yang berkedut. Walaupun pakar takut membuat keputusan Pechengia tanpa syarat.

Sebagai tambahan kepada penemuan paleontologi, terdapat juga maklumat mengenai biokarker Archean eukariota dan cyanobacteria, contohnya di Kanada, dalam bebatuan berusia 2.45 bilion tahun.

Seperti yang dapat kita lihat, data yang tidak dapat dinafikan menunjukkan penampilan cyanobacteria 2.3-2.0 bilion tahun yang lalu, dan eukariota 1.8 bilion tahun yang lalu. Data ini menerangkan senario berikut. Sehingga 2.4 bilion tahun, bakteria anaerobik berkembang di Bumi, termasuk sejumlah besar metanotroph anaerobik. Hasil daripada aktiviti mereka di dalam batu, bahan kerogen organik telah dipancarkan oleh isotop karbon, dan di atmosfera – gas rumah hijau. Akibatnya, pada masa Archean lewat, kesan rumah hijau telah dikekalkan di planet ini. Cyanobacteria muncul secara langsung di hadapan sempadan 2.4 bilion tahun. Perkembangan mereka membawa kepada pembentukan suasana pengoksidaan dan penghambatan metanotrophs. Kepekatan gas rumah hijau telah menurun dengan mendadak dan penyejukan telah bermula.Dan selepas ini, planet ini memasuki glasiasi Huronian yang tahan lama, yang dikenali sebagai glasiasi Huronian (lihat glasiasi Huronian).

Walau bagaimanapun, saintis telah kembali ke tarikh yang sama dalam evolusi – 2.4 bilion (pembentukan atmosfera oksigen dan hidrosfera), 2.15 bilion (penemuan cyanobakteria pertama) dan 1.8 bilion tahun (penemuan eukariotik pertama). Dalam hal ini, perlu untuk menyusun semula jam molekul evolusi, di mana masa penampilan eukariota dan cyanobacteria ditetapkan pada 2.7 bilion tahun.

Sumber:
1) Birger Rasmussen, Ian R. Fletcher, Jochen J. Brocks, Matt R. Kilburn. Menilai semula penampilan pertama eukariota dan cyanobakteria // Alam. V. 455. P. 1101-1104 (23 Oktober 2008); doi: 10.1038 / nature07381.
2) Woodward W. Fischer. Biogeokimia: Kehidupan sebelum kebangkitan oksigen // Alam. V. 455. P. 1051-1052 (23 Oktober 2008); doi: 10.1038 / 4551051a. Diterbitkan dalam talian 22 Oktober 2008

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: