Oervetten onthullen wezens uit een vroegere wereld
Steroïden zijn gevonden in oude gesteenten, wat erop wijst dat de voorouders van eukaryoten ongeveer 1,6 tot 0,8 miljard jaar geleden leefden.
Bacteriën, archaea en eukaryoten: Het leven op aarde wordt traditioneel ingedeeld in deze drie domeinen. Meercellige organismen zoals planten, schimmels en dieren, die complexere cellen hebben met een echte celkern, worden gecategoriseerd als eukaryoten. Maar wanneer leefden de eerste eukaryote organismen op aarde? De oudste vondsten van microfossielen komen uit gesteenten uit Australië die ongeveer 1,5 miljard jaar oud zijn en werden geïdentificeerd als de overblijfselen van algen door micropaleontologisch onderzoek. Biochemische analyses zijn echter veel moeilijker. Tot nu toe hebben ze alleen kunnen aantonen dat voorouders van eukaryoten zo'n 1000 tot 800 miljoen jaar geleden leefden.
Een internationaal team van onderzoekers heeft gezocht naar fossiele biomarkers in gesteentemonsters tot 1,64 miljard jaar oud uit Australië en andere landen over de hele wereld en heeft oersteroïden ontdekt. Deze zogenaamde protosteroïden wijzen op een hele reeks voorheen onbekende eukaryotische organismen die tussen 1,6 en 0,8 miljard jaar geleden in aquatische omgevingen leefden, zo laten de onderzoekers zien in hun publicatie in "Nature".
"Bijna alle eukaryoten produceren steroïden, zoals cholesterol, dat wordt geproduceerd door mensen en de meeste andere dieren," legt een van de eerste auteurs van het onderzoek, Benjamin Nettersheim van de Universiteit van Bremen, uit. "Deze lipidemoleculen zijn een integraal onderdeel van eukaryote celmembranen, waar ze verschillende fysiologische functies vervullen. Door te zoeken naar fossiele steroïden in oude sedimenten, kunnen we de ontwikkeling van steeds complexer leven traceren," aldus de onderzoeker.
Maar hoe vind je zulke moleculen in oude gesteenten? "We gebruikten een combinatie van technieken om eerst verschillende moderne steroïden om te zetten in hun fossiele equivalent; anders hadden we niet geweten waar we naar moesten zoeken," legt Jochen Brocks uit, professor aan de Australian National University, tevens eerste auteur van de publicatie. Onderzoekers hadden deze moleculen tientallen jaren over het hoofd gezien omdat ze niet pasten in het typische moleculaire zoekraster. "Toen we eenmaal ons doelwit kenden, ontdekten we dat tientallen andere gesteenten uit miljarden jaren oude wateren over de hele wereld bezaaid waren met vergelijkbare fossiele moleculen," zegt Brocks.
De ontdekte protosteroïden suggereren dus dat voorouders van de huidige eukaryoten veel langer geleden wijder verspreid waren dan eerder biochemisch bewijs suggereerde. Volgens de auteurs verschilden de organismen van eukaryoten zoals we die nu kennen in hun celstructuur en mogelijk ook in hun metabolisme. Dit was aangepast aan een wereld met veel minder zuurstof in de atmosfeer dan tegenwoordig.
De oudste monsters met de biomarker komen uit de Barney Creek Formatie in Australië en zijn 1,64 miljard jaar oud. Alleen gefossiliseerde moleculen van ureukaryoten worden gevonden in de gesteentelagen van de volgende 800 miljoen jaar, voordat moleculaire signaturen van moderne eukaryoten voor het eerst verschijnen in de zogenaamde Tonium periode. Volgens Nettersheim "blijkt de Tonium transformatie een van de meest ingrijpende ecologische keerpunten te zijn in de geschiedenis van onze planeet". In deze periode werd de atmosfeer van de aarde steeds meer verrijkt met zuurstof - een stofwisselingsproduct van cyanobacteriën en de eerste eukaryotische algen, dat giftig was voor veel andere organismen. Bovendien vonden er later wereldwijde ijstijden plaats en stierven de protosterolgemeenschappen grotendeels uit. De nakomelingen waren waarschijnlijk beter in staat om hitte en kou en UV-straling te overleven en verdrongen hun oorspronkelijke verwanten.
Het bijzondere aan de ontdekking is niet alleen het moleculaire bewijs van eukaryoten, die veel eerder gedateerd kunnen worden, zegt Christian Hallmann, een andere auteur van het onderzoek. "Aangezien de laatste gemeenschappelijke voorouder van alle moderne eukaryoten, inclusief de mens, waarschijnlijk in staat was om 'normale' moderne sterolen te produceren, is het zeer waarschijnlijk dat de eukaryoten die verantwoordelijk zijn voor deze zeldzame signaturen tot de stam van de evolutionaire boom behoorden," zegt de onderzoeker van het Helmholtz Centre Potsdam - GFZ German Research Centre for Geosciences.
Deze "stam" vertegenwoordigt het gemeenschappelijke geslacht van die organismen die de voorouders waren van alle takken van eukaryoten die vandaag de dag leven. Hun vertegenwoordigers zijn al lang uitgestorven, maar verder onderzoek naar hun aard zou volgens de onderzoekers licht kunnen werpen op hoe complex leven zich ooit heeft ontwikkeld.
Spectrum van de wetenschap
Wij zijn partners van Spektrum der Wissenschaft en willen gefundeerde informatie toegankelijker voor je maken. Volg Spektrum der Wissenschaft als je de artikelen leuk vindt.
[[small:]]
Coverafbeelding: © Australian National University (gemaakt met MidJourney door TA 2023) (detail) Illustratie van een verzameling primordiale eukaryotische organismen op de zeebodem.
Deskundigen uit wetenschap en onderzoek doen verslag van de huidige bevindingen op hun gebied - deskundig, authentiek en begrijpelijk.
Van de nieuwe iPhone tot de wederopstanding van de mode uit de jaren 80. De redactie categoriseert.
Alles tonen