Oamenii de știință care studiază microfosile antice din Brazilia au descoperit că structurile despre care se credea odată că sunt urme lăsate în urmă de animale minuscule au fost de fapt formate de comunități de bacterii și alge microscopice. Descoperirile pun la îndoială ideile anterioare despre momentul în care au apărut primele animale mici pe Pământ și sugerează că nivelurile de oxigen din oceanele antice ar fi putut fi încă prea scăzute pentru a susține anumite forme de viață animală în urmă cu aproximativ 540 de milioane de ani.
Cercetarea s-a concentrat pe fosilele găsite în statul brazilian Mato Grosso do Sul și a fost publicată în revista Gondwana Research. Studiile anterioare au interpretat semnele ca dovezi ale creaturilor asemănătoare viermilor sau ale altor animale marine minuscule care se deplasează prin sedimentul fundului mării în timpul perioadei Ediacaran, care a precedat explozia cambriană.
"Folosind tehnici de microtomografie și spectroscopie, am observat că microfosilele au structuri celulare - uneori cu material organic conservat - compatibile cu bacteriile sau algele care existau în acea perioadă. Acestea nu sunt urme de animale care ar fi putut trece prin zonă", spune Bruno Becker-Kerber, primul autor al studiului. El a efectuat cercetarea în timpul lucrărilor postdoctorale la Institutul de Geosciințe de la Universitatea din São Paulo (USP) și la Centrul Brazilian de Cercetare în Energie și Materiale (CNPEM), cu sprijinul FAPESP.
Becker-Kerber, care în prezent desfășoară cercetări postdoctorale la Universitatea Harvard, explică că, dacă semnele ar fi fost cu adevărat lăsate de animale, ar reprezenta dovezi ale meiofaunei în timpul perioadei Ediacaran. Meiofauna sunt nevertebrate minuscule care măsoară mai puțin de un milimetru lungime. Găsirea lor în roci atât de vechi ar fi împins înapoi în mod semnificativ înregistrarea fosilelor pentru aceste organisme.
Perioada Ediacarană a avut loc înainte de explozia cambriană, un punct de cotitură evolutiv major, când nivelurile în creștere de oxigen au ajutat organismele complexe să se diversifice rapid în oceanele Pământului. Dovezile fosile arată clar că meiofauna a existat în timpul Cambrianului, dar noile descoperiri sugerează că s-ar putea să nu fi fost prezente mai devreme în modul în care au propus unii oameni de știință.
Proiectul face parte din studiul "Rio de la Plata Craton and Western Gondwana" susținut de FAPESP și coordonat de Miguel Angelo Stipp Basei, profesor la IGc-USP și coautor al lucrării. Un alt coautor, Lucas Warren de la Universitatea de Stat din São Paulo (IGCE-UNESP) din Rio Claro, a primit, de asemenea, sprijin de la FAPESP.
Cercetătorii au reexaminat fosilele colectate în Corumbá și au analizat, de asemenea, materialul nou studiat din Bonito, în regiunea Serra da Bodoquena. Ambele situri sunt situate în Mato Grosso do Sul, în cadrul formațiunii geologice Tamengo. Aceste roci s-au format într-un mediu marin puțin adânc de-a lungul unei platforme continentale în timpul etapelor finale ale formării Gondwanei, înainte ca supercontinentul să se separe în cele din urmă pentru a forma regiuni care au devenit America de Sud și Africa.
Același grup de cercetare a identificat anterior ceea ce ar putea fi cea mai veche fosilă de lichen cunoscută, descoperită, de asemenea, în Mato Grosso do Sul și mai tânără decât bacteriile și algele descrise în studiul actual.
Pentru a investiga fosilele în detaliu, echipa a folosit linia de fascicul MOGNO de la Sirius, instalația de accelerare a particulelor CNPEM din Campinas. Tehnologia a permis cercetătorilor să studieze fosile cu dimensiuni cuprinse între doar câțiva micrometri și câțiva milimetri. Oamenii de știință au folosit atât microtomografia, cât și nanotomografia, tehnici capabile să genereze imagini la scări extrem de mici, inclusiv micrometri (o miime dintr-un milimetru) și nanometri (o miliardime dintr-un metru).
"Când aveți o probă mare și doriți să imaginați o structură din interiorul ei, rezoluția obținută este adesea insuficientă. Linia de fascicul MOGNO este una dintre puținele din lume care efectuează așa-numita tomografie zoom, în care ne concentrăm pe ceva din interiorul probei și îl analizăm la nanoscală fără a distruge proba", spune Becker-Kerber. El menționează că studiul anterior care interpreta structurile ca urme de animale nu a avut acces la acest nivel de tehnologie de imagistică.
Cercetătorii au folosit, de asemenea, spectroscopia Raman pentru a examina compoziția chimică a fosilelor. Tehnica a identificat material organic în pereții celulari fosili, întărind interpretarea că structurile erau corpuri microbiene conservate, mai degrabă decât semne lăsate în urmă de animalele care treceau.
Unele probe de fosile conțineau pirită, un mineral alcătuit din fier și sulf. Pe baza formelor și a chimiei probelor, cercetătorii cred că unele ar putea reprezenta bacterii oxidante de sulf, organisme care folosesc sulf în metabolismul lor.
"Acest grup de bacterii este surprinzător. Unele dintre cele mai mari înregistrate vreodată aparțin tocmai acestei categorii. Spre deosebire de imaginea obișnuită pe care o avem despre bacteriile microscopice, anumite specii pot atinge diametre mai mari decât un fir de păr și sunt vizibile cu ochiul liber", spune Becker-Kerber.
Deși fosilele nu păstrează suficiente detalii pentru a identifica speciile exacte, cercetătorii au găsit celule conservate, diviziuni în pereții celulari și urme de materie organică pe mai multe situri de colectare. Potrivit echipei, aceste caracteristici nu ar exista dacă structurile ar fi pur și simplu perturbări create de animalele în mișcare.
De asemenea, fosilele apar în trei intervale de dimensiuni diferite, sugerând că mai multe specii ar fi putut trăi împreună în comunități microbiene. Cele mai mari forme seamănă cu algele verzi sau roșii, în timp ce fosilele mai mici pot reprezenta alge, cianobacterii sau bacterii oxidante de sulf.
"Există partiții concave și convexe, filamente încolăcite, celule fără sediment, dar care conțin materie organică. Această dovadă este mult mai apropiată de bacterii sau alge decât de simple semne de perturbare cauzate de animale", concluzionează cercetătorul.
Descoperirile oferă oamenilor de știință o imagine mai clară a lumii dinainte de explozia cambriană și pot ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine condițiile de mediu care au pregătit calea pentru ascensiunea vieții animale complexe.