Znalezisko z Barberton Greenstone Belt

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Znalezisko z Barberton Greenstone Belt na wschodzie RPA obejmuje pewne skamieniałości szeroko akceptowane jako dowody na istnienie życia w archaiku. Prokariotyczne skamieliny wielkości pojedynczych komórek znalezione w skałach Barberton datuje się na 3,5 miliarda lat[1]. Barberton Greenstone Belt jest uważana za świetny obiekt badań nad archaiczną Ziemią z powodu odsłoniętych skał osadowych i metaosadowych.

Badania najwcześniejszych form życia na Ziemi dostarczyć mogą wartościowych informacji pomocnych w zrozumieniu, jak życie mogło wyewoluować na innych planetach. Długo postulowano możliwość istnienia życia na Marsie z powodu podobieństwa warunków środowiskowych i tektonicznych do Ziemi w czasach archaiku[2]. Poznanie środowiska, w którym ewoluowało wczesne ziemskie życie, i zachowujących je skał pomaga naukowcom lepiej zrozumieć, gdzie szukać życia na Marsie.

Obszar Greenstone Belt leżący na wschodzie RPA

Początki życia[edytuj | edytuj kod]

Skamieniałe pozostałości życia sprzed 3,5 miliarda lat znaleziono również w kratonie Pilbara, leżącym na zachodzie Australii[3]. Razem ze skamielinami z Barberton wskazuje to, że komórkowe życie musiało już wtedy istnieć na Ziemi. Inna praca ukazuje życie jeszcze dawniejsze, sprzed 3,8 miliarda lat, z terenów leżących obecnie na zachodzie Grenlandii[4][5], co jest wciąż polemiczne. Istotną kwestię stanowi to, że życie komórkowe istniało już 3,5 miliarda lat temu, a więc musiało wyewoluować przed tym czasem. Ziemia liczy sobie 4,5 miliarda lat[6], istnieje więc okno czasowe trwające około miliarda lat, w którym organizmy o budowie komórkowej wyewoluowały na pozbawionej życia planecie (np. w „prebiotycznej zupie”, zob. pochodzenie życia).

Dowody na istnienie życia[edytuj | edytuj kod]

Zachowane w Barberton szczątki żywych organizmów zmieniały się przez 3,5 miliarda lat, dlatego obecnie ich rozpoznanie nie było łatwe. O ile może zachować się pozostałość ściany komórkowej, pierwotny skład zmienia się z upływem czasu, przechodząc mineralizację. Istnieje 6 kryteriów wyznaczających wiarygodność mikroskamieniałości jako danej mikrostruktury[7] – prawdziwe mikroskamieniałości powinny:

  1. występować względnie obficie,
  2. składać się z węgla lub, jeśli uległy mineralizacji, stanowić efekt biologicznego wytrącania się (jak niektóre bakterie tworzące piryt na skutek procesów metabolicznych)[8],
  3. wykazywać biologiczną morfologię,
  4. występować w wiarygodnym geologicznie kontekście (np. nie będą ich zawierać skały magmowe, gdyż życie nie występuje w płynnej magmie),
  5. leżeć w wiarygodnym kontekście ewolucyjnym (np. nieprawdopodobne byłoby znalezienie pozostałości złożonych organizmów 3,5 miliarda lat temu, gdyż organizmy te musiały wyewoluować z prostszych form),
  6. różnić się od pokładów węgla o niebiologicznym pochodzeniu.

Budowa komórek[edytuj | edytuj kod]

Komórki przetrwały w zapisie kopalnym, gdyż ich ściany komórkowe tworzyły białka, które uległy przemianie w organiczny materiał kerogen, gdy komórki rozpadały się po śmierci. Substancja ta nie rozpuszcza się w kwasach nieorganicznych, zasadach ani rozpuszczalnikach organicznych[9]. Z biegiem czasu nastąpiła mineralizacja kerogenu do grafitu lub przypominającego grafit węgla lub też zdegradował on do węglowodorów gazowych lub płynnych[10].

3 główne typy komórek archaicznych

Wyróżnia się 3 główne typy morfologii komórek. Nie ma przybliżonych zakresów rozmiarów. Mikroskamieniałość sferoidalna może mierzyć tylko 8 μm, mikroskamieniałość o kształcie nitkowatym może mieć długość aż 50 μm[1][11].

Analizy izotopowe[edytuj | edytuj kod]

Użyteczną metodą badań materii organicznej i nieorganicznej zawierającej węgiel są badania izotopowe. Wyznacza się tutaj wartość δ13C. W analizie izotopowej węgla nieorganicznego za typową przyjmuje się wartość ponad -10‰, która przypada zazwyczaj pomiędzy -5 oraz 5‰. W próbkach zawierających węgiel organiczny mieści się w zakresie od -20‰ dla bakterii fotoautotroficznych[12] do -60‰ dla zbiorowisk mikroorganizmów zużywających metan[13]. Duży zakres wartości odpowiadających węglowi organicznemu wiąże się z metabolizmem komórkowym. W komórkach organizmów fototroficznych, przeprowadzających fotosyntezę, osiągana jest inna wartość niż w organizmach bazujących na energii chemicznej (zob. strategia metaboliczna).

Skamieniałości[edytuj | edytuj kod]

Najstarsze skamieliny z Greenstone należą do Onverwacht Group, do formacji Kromberg i Hooggenoeg[1]. Obie formacje składają się głównie ze skał magmowych. Obecne tam skały osadowe uległy przemianie w metamorficzne. Pomimo tego można tam znaleźć mikroskamieniałości w rogowcu, typie ewaporatu tworzącym się wśród osadów. Dowody zawarte w skałach, w tym wspomnianych rogowcach i stromatolitach, wskazują, że wczesne życie przyjmowało formy mat mikrobów i stromatolitów[1].

Stromatolity stworzyły wielkie kolonie mikroorganizmów, spotyka się je nie tylko wśród skamielin, ale też we współczesnych środowiskach o znacznym zasoleniu. Typowy stromatolit składa się z naprzemiennych warstw osadów i mikrobów. Mikroby te posiadły zdolność fotosyntezy. Stromatolity reprezentują więc środowisko płytkich wód, gdyż tworzące je organizmy potrzebowały światła. Stromatolity tworzą głównie mikroorganizmy nitkowate[14]. Najstarszy ze stromatolitów na świecie datowany jest na około 3,5 miliarda lat[15]. Stromatolity z Barberton datuje się na 3,3 miliarda lat.

Mikroskamieliny znalezione w rogowcu sięgają aż 3,5 miliarda lat. W skale tej znaleziono wszystkie 3 typy mikroskamielin. Rogowiec przyjmuje różnorodne barwy, mikroskamieniałości znajdowane są typowo w rogowcu czarnym, którego ciemna barwa wskazuje na obecność substancji organicznych[1].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. ↑ a b c d e M. Walsh. Microfossils and possible microfossils from the early Archean Onverwacht Group, Barberton mountain land, South Africa. „Precambrian Research”. 54, s. 271–293, 1991. DOI: 10.1016/0301-9268(92)90074-X. PMID: 11540926. (ang.). 
  2. ↑ F. Westall, Steele, A., Toporski, J., Walsh, M., Allen, C., Guidry, S., McKay, K., Gibson, E., and Chafetz, H.. Extracellular polymeric substances as biomarkers in terrestrial and extraterrestrial materials. „Journal of Geophysical Research”. 105 (10), s. 24511–24527, 2000. DOI: 10.1029/2000JE001250. Bibcode: 2000JGR...10524511W. (ang.). 
  3. ↑ J.W. Schopf. Fossil evidence of Archaean life. „Philosophical transactions of the Royal Society, series B: Biological sciences”. 361, s. 869–885, 2006. DOI: 10.1098/rstb.2006.1834. PMID: 16754604. (ang.). 
  4. ↑ S.J. Mojzsis, Arrhenius, G., Keegan, K.D., Harrison, T.H., Nutman, A.P., and Friend, C.L.R.. Evidence for life on earth 3,800 million years ago. „Nature”. 384 (6604), s. 55–58, 2007. DOI: 10.1038/384055a0. PMID: 8900275. Bibcode: 1996Natur.384...55M. (ang.). 
  5. ↑ K. D. McKeegan, Kudryavtsev, A.B., Schopf, J.W.. Raman and ion microscopic imagery of graphitic inclusions in apatite from older than 3830 Ma Akilia supracrustal rocks, west Greenland. „Geology”. 35 (7), s. 591–594, 2007. DOI: 10.1130/G23465A.1. (ang.). 
  6. ↑ C. Patterson. Age of meteorites and the Earth. „Geochimica et Cosmochimica Acta”. 10, s. 230–237, 1956. DOI: 10.1016/0016-7037(56)90036-9. Bibcode: 1956GeCoA..10..230P. (ang.). 
  7. ↑ Archean microfossils: new evidence of ancient microbes. W: J.W. Schopf: Earth's Earliest Biosphere. New Jersey: Princeton University Press, 1983, s. 214–239. (ang.). R. Buick. Carbonaceous filaments from North Pole, Western Australia: are they fossil bacteria in Archaean stromatolites?. „Precambrian Research”. 24, s. 157–172, 1984. DOI: 10.1016/0301-9268(84)90056-1. (ang.). 
  8. ↑ H. Ohmoto, Kakegawa, T., and Lowe, D.R.. 3.4-Billion-year-old biogenic pyrites from Barberton, South Africa: sulfur isotope evidence. „Science”. 262, s. 555–557, 1993. DOI: 10.1126/science.11539502. Bibcode: 1993Sci...262..555O. (ang.). 
  9. ↑ R.P. Philp, Calvin, M.. Possible origin for insoluble organic (kerogen) debris in sediments from insoluble cell-wall materials of algae and bacteria. „Nature”. 262 (5564), s. 134–136, 1976. DOI: 10.1038/262134a0. Bibcode: 1976Natur.262..134P. (ang.). 
  10. ↑ E.W. Tegelaar, deLeeuw, J.W., Derenne, S., and Largeau, C.. A reappraisal of kerogen formation. „Geochimica et Cosmochimica Acta”. 53 (11), s. 3103–3106, 1989. DOI: 10.1016/0016-7037(89)90191-9. Bibcode: 1989GeCoA..53.3103T. (ang.). 
  11. ↑ Oehler, D.Z., Robert, F., Mostefaoui, S., Meibom, A., Selo, M., and McKay, D.S.,. Chemical Mapping of Proterozoic Organic Matter at Submicron Spatial Resolution. „Astrobiology”. 6 (6), s. 838–850, 2006. DOI: 10.1089/ast.2006.6.838. PMID: 17155884. Bibcode: 2006AsBio...6..838O. (ang.). 
  12. ↑ M. Schidlowski, J.M. Hayes, I.R. Kaplan, Earth's Early Biosphere, Princeton University Press, 1983, s. 149–186 (ang.).
  13. ↑ M Schidlowski. A 3,800-million-year isotope record of life from carbon in sedimentary rocks. „Nature”. 333 (6171), s. 313–318, 1988. DOI: 10.1038/333313a0. Bibcode: 1988Natur.333..313S. (ang.). 
  14. ↑ G.R. Byerly, Stromatolites from the 3,300 to 3,500-myr Swaziland Supergroup, Barberton Mountain Land, South Africa, Lowe, D.R. & Walsh, M., „Nature”, 6053, 319, 1986, s. 489–491, DOI: 10.1038/319489a0, Bibcode: 1986Natur.319..489B (ang.).
  15. ↑ A. Allwood, Kamber, B.S., Walter, M.R., Burch, I.W.,and Kanik, I.. Trace elements record depositional history of an Early Archaean stromatolitic carbonate platform. „Chemical Geology”. 270, s. 148–163, 2010. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2009.11.013. (ang.). 
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Znalezisko_z_Barberton_Greenstone_Belt&oldid=70467932”