Geoloogid: keerulise elu ehituskivid pärinevad sügavalt maapõuest
Ajakirjas Geology ilmunud värskes uurimuses väidavad Šotimaal asuva Aberdeeni ülikooli teadlased, et esimeste keerulisemate eluvormide arenemiseks oli tarvis elutähtsaid metalle, mis jõudsid planeedi pinnale suurest sügavusest, et tarduda seejärel tohututeks graniidilademeteks.
Metallid nagu vask, tsink ja molübdeen on teatud ensüümide ja valkude olulisemateks koostisaineteks. Keerulise sisemise struktuuriga eluvormide, nn eukarüootide e päristuumsete organismide arenemiseks on need hädavajalikud. Ilma nende metallideta oleks elu ajalugu Maal kujunenud väga teistsuguseks; hulkraksete taimede ja loomade arenemine oleks võtnud miljoneid aastaid rohkem aega või üldse toimumata jäänud.
Uue uurimuse autorid märkasid, et päristuumsed organismid hakkasid tekkima varsti pärast erakorralise geoloogilise aktiivsuse perioodi. Uurijail tekkis selle peale küsimus, kas toosama protsess võiski varustada organismid just selliste toorainetega, mida nood vajasid.
„Bioloogid on pikka aega väitnud, et need kolm metalli on keerulise elu arenemiseks vältimatult vajalikud,“ selgitab ajakirjas Geology ilmuva uurimuse juhtiv autor, Aberdeeni ülikooli geoloogiaprofessor John Parnell. „Ja geoloogid on juba ammu teadnud, et umbes samal perioodil oli geoloogiline aktiivsus ebatavaliselt suur, mistõttu pidi ebatavaliselt suur hulk neid haruldasi metalle Maa pinnale sattuma. Ma arvan aga, et meie oleme esimesed, kes need kaks asjaolu ühendasid, andes mõista, et geoloogilised muutused tegidki tegelikult võimalikuks bioloogilise arengu.“
Konkreetselt oli päristuumsus eelduseks suguliste erinevuste esilekerkimisele. Kuni elusorganismid ei jagunenud isas- ja emassoolisteks isenditeks, polnud kiire evolutsioon mõeldav; suguline paljunemine teeb võimalikuks mõlema vanema geenide kokkusegamise, mistõttu populatsioonis sisaldub palju rohkem looduslikust valikust potentsiaalselt mõjutatavaid variatsioone. Enne sugulise paljunemise teket said variatsioone elusolendite populatsioonides tekitada ainult harvad ja juhuslikud mutatsioonid, mistõttu evolutsiooni tempo oli tunduvalt aeglasem.
Uue elu „plahvatus“ leidis aset mesoproterosoikumi aegkonnas umbes 1,6 miljardit aastat tagasi. See järgnes uue ülimandri Nuna ehk Columbia tekkimisele umbes 1,9 miljardi aasta eest, mis mõjutas suurel määral Maa vahevöö aktiivsust.
Kuna ülimandri alune maakoor oli paksem, kujunes soojushoovus koore alumisel küljel erakordselt tuliseks, mis tekitas varem sügavamal maapõues püsinud metalle pinnale paiskavaid magma süvakonvektsioone (ingl magma plume). Vulkaanilise aktiivsuse läbi pinnale pääsenud aines tardus seejärel tohututeks, hulgaliselt metallsulfiide sisaldavateks graniidiväljadeks. Kui erosioon sulfiidid ajapikku päevavalgele tõi, muutusid need sulfaatideks ja uhuti jõgedesse, järvedesse ja merede madalasse rannikuvette, kus need elusorganismidele kättesaadavaks muutusid. Pärast nende toitainete saabumist oligi pind päristuumsete organismide saabumiseks ette valmistatud.
„Tõsi, metallid jõuavad maapinnale ka normaalsete vulkaaniliste protsesside käigus, kuid me usume, et toonane eriti tuline soojushoovus kiirendas seda protsessi märkimisväärselt. See tähendab, on võimalik, et kui geoloogiline aktiivsus poleks hüppeliselt kasvanud, oleksid eukarüoodid ikkagi arenenud, aga see võtnuks palju rohkem aega,“ leiab Parnell.
Päris viimase ajani arvasid teadlased, et vastavate metallide tekkimise tingis ookeanide keemilise koosseisu muutumine. Värske avastus on üheks sammuks laiaulatuslikumas liikumises teooriate suunas, mis väidavad, et keeruline elu sai alguse maismaal või madalas vees, mitte ookeanisügavustes, nagu varem arvati.
„Oletan, et meie töö tõmbab tähelepanu hüpoteesile päristuumsete organismide tekkimisest maismaal, mitte sügaval meres,“ kommenteerib Parnell. „Nüüd on paleobioloogide kord hakata otsima varajase elu jälgi maismaaladestutest.“
