Az első szárazföldi növények és gombák változtatták meg a Föld klímáját, utat nyitottak a szárazföldi állatok robbanásszerű fejlődéséhez, az új géntanulmány szerint

Az első szárazföldi növények és gombák változtatták meg a Föld klímáját, utat nyitottak a szárazföldi állatok robbanásszerű fejlődéséhez, az új géntanulmány szerint
Az első szárazföldi növények és gombák változtatták meg a Föld klímáját, utat nyitottak a szárazföldi állatok robbanásszerű fejlődéséhez, az új géntanulmány szerint
Anonim

A legnagyobb genetikai vizsgálat, amelyet valaha végeztek annak megállapítására, hogy mikor jelentek meg először a szárazföldi növények és gombák a Földön, feltárta két fő éghajlati esemény valószínű biológiai okát: a Snowball Earth korszakát, amikor időszakosan jég borította a Földet, és a korszaknak. az úgynevezett kambriumi robbanás, amely előállította az első kövületeket a ma élő állatok szinte valamennyi főbb kategóriájából.

A Science folyóirat 2001. augusztus 10-i számában megjelenő tanulmány szerzői szerint a növények megnyitották az utat a szárazföldi állatok evolúciója előtt azáltal, hogy egyidejűleg növelték a Föld légkörében lévő oxigén százalékos arányát és csökkenti a szén-dioxid százalékos arányát, amely egy erős üvegházhatású gáz.

"Kutatásunk azt mutatja, hogy a szárazföldi növények és gombák sokkal korábban fejlődtek ki, mint azt korábban gondolták – a Snowball Earth és a Cambrian Explosion eseményei előtt –, ami arra utal, hogy jelenlétük komoly hatással lehetett az éghajlatra és a földi élet fejlődésére. " - mondja Blair Hedges, evolúcióbiológus, a tanulmányt végző Penn State kutatócsoport vezetője.

A kutatók azt találták, hogy a szárazföldi növények körülbelül 700 millió évvel ezelőtt, a szárazföldi gombák pedig körülbelül 1300 millió évvel ezelőtt fejlődtek ki a Földön – sokkal korábban, mint a korábbi, körülbelül 480 millió évvel ezelőtti becslések, amelyek a ezen organizmusok legkorábbi kövületei.

E tanulmány előtt azt hitték, hogy a Föld táját akkoriban kopár sziklák borították, amelyekben nem volt más, mint néhány baktérium és esetleg néhány alga. Hedges szerint a legkorábbi szárazföldi növények és gombák vitathatatlan kövületeit nem találták a prekambriumi időszakban keletkezett kőzetekben, valószínűleg azért, mert primitív testük túl lágy volt ahhoz, hogy kövületekké alakuljon.

A gombák és növények korai megjelenése a földön valószínűsíthető szerepükre utal a Föld felszíni hőmérsékletének titokzatos csökkentésében a körülbelül 750–580 millió évvel ezelőtti Snowball Earth eseménysorozat során, valamint sokak hirtelen megjelenésében. új fosszilis állatfajok a kambriumi robbanás korszakában, nagyjából 530 millió évvel ezelőtt.

"Mind a Föld felszíni hőmérsékletének csökkenése, mind számos új típusú állat kifejlődése a légkör szén-dioxid-szintjének csökkenéséből és a zuzmógombák és -növények szárazföldi jelenléte miatt megnövekedett oxigénből következhet be. az idő, amit a kutatásunk is sugall” – mondja Hedges.

"A szárazföldi növények számának növekedése történhetett közvetlenül a kambriumi robbanásként ismert időszak előtt, amikor a következő hógolyó-földi időszak nem következett be, mert a hőmérséklet nem vált elég hidegre" - mondja Hedges. "A növények elképzelhető, hogy elég magasra emelték a légkör oxigénszintjét ahhoz, hogy az állatok csontvázat fejleszthessenek, növekedjenek és diverzifikálódjanak."

Úgy vélik, hogy a zuzmók voltak az első gombák, amelyek összeálltak olyan fotoszintetizáló organizmusokkal, mint a cianobaktériumok és a zöld algák. A zuzmók hónapokig élhetnek eső nélkül, védelmet nyújtva a fotoszintetizáló szervezeteknek, amelyek oxigént termelnek, és azt a légkörbe bocsátják.

A kutatók azt sugallják, hogy az úttörő zuzmógombák, amelyek elég erős savakat termelnek a kőzetek feloldásához, szintén segíthettek a szén-dioxid csökkentésében. Amikor az esővíz kimossa, a zuzmóval borított kőzetekből felszabaduló kalcium végül kalcium-karbonát-mészkövet képez az óceánban, ami megakadályozza, hogy a szénatomok üvegházhatású gázt, szén-dioxidot képezzenek a légkörben.

A szárazföldi növények szintén csökkenthetik a légkör szén-dioxid szintjét. Ligninnek nevezett molekuláik vannak, amelyek szenet tartalmaznak, de nem bomlanak le könnyen. Miután a növény elpusztul, a szén egy része a ligninekbe zárva marad, és geológiai folyamatok révén eltemetheti a Földet, megakadályozva, hogy ezek a szénatomok visszatérjenek a légkörbe, és hatékonyan csökkenti a légkör szén-dioxid-tartalmát.

"A Föld lehűl, ha eltávolítod a szén-dioxidot" - mondja Hedges. "Más tényezők, mint például a kontinensek elhelyezkedése, hatással lehettek a légkör lehűlésére és a Snowball Earth időszakainak létrehozására, de azt gyanítom, hogy a legnagyobb hűsítő hatás a légkörben lévő szén-dioxid gombák és növények általi csökkentése volt. kimutatták, hogy a földön éltek abban az időben."

A fosszilis tüzelőanyagok, például a szén és az olaj olyan növényi anyagokból készülnek, amelyek szén-dioxidot tartalmaznak, amelyet a légkörből vontak ki és temettek el a mocsarakban évmilliókkal ezelőtt. Számos tanulmány szerint ugyanezen szénatomok visszaengedése a légkörbe fosszilis tüzelőanyagok elégetésével úgy tűnik, hogy a Föld ismét felmelegszik.

Hedges és kutatócsoportja meglepő felfedezéseit az első szárazföldi növények és gombák Földön való korai megjelenésével kapcsolatban tette azáltal, hogy megvizsgálta utódaik – a ma élő növény- és gombafajok – lehető legtöbb génjét.Kezdték azzal, hogy átszűrték molekuláris ujjlenyomataikat – az aminosav építőelemek egyedi szekvenciáit – a nyilvános génszekvencia-adatbázisokban archivált fajok százaiból származó sok ezer génben.

Végül 119 élő gomba-, növény- és állatfajra jellemző gént találtak, amelyek megfeleltek a kutatók „molekuláris óraként” való felhasználásának szigorú kritériumainak. A korábbi vizsgálatok egyetlen gént használtak. Az egyes gének aminosavszekvenciájának fajszámok közötti részletes összehasonlításával a tudósok azonosították azokat a géneket, amelyek evolúciójuk során egymáshoz képest meglehetősen állandó sebességgel halmoztak fel mutációkat. "Mivel a mutációk szabályos időközönként megjelennek ezekben a génekben, amint egy új faj fejlődik ki – például egy óra ketyegése –, felhasználhatjuk őket arra, hogy egy faj evolúciós történetét visszavezethessük a keletkezés idejéig" – magyarázza Hedges.

A tudósok minden egyes génórájukat olyan evolúciós eseményekkel kalibrálták, amelyeket a fosszilis tanulmányok jól igazoltak, elsősorban az állatok történetében.Ezeket az ismert dátumokat biztonságos kalibrációs pontként, és az egyes állandó sebességű gének mutációs rátáját időzítő eszközként használva a kutatók meg tudták határozni, hogy az egyes fajok milyen régen keletkeztek.

Hedges azt mondja, hogy kutatásai segíthetnek az élet keresésében más bolygókon azáltal, hogy kapcsolatot biztosítanak a földi életfejlődés különböző szakaszai és a Föld légkörének kémiai evolúciójában bekövetkező események időzítése között, mint például a légkör növekedése. oxigén. "Valószínűleg a földi élet korai története támpontokat adhat ahhoz, hogy a légkörük kémiai összetétele alapján megjósolhassuk a más naprendszerek bolygóin valószínűleg létező életformákat" - mondja Hedges.

Hedges mellett a Penn State kutatócsoport tagja Daniel S. Heckman, egy egyetemi hallgató, akinek kitüntetéses diplomamunkája része volt ennek a kutatásnak; David M. Geiser, a növénykórtan adjunktusa; és egyetemi hallgatók, Brooke R.Eidell; Rebecca L. Stauffer; és Natalie L. Kardos. Ezt a kutatást részben a National Aeronautics and Space Administration támogatta a Penn State Astrobiology Research Centeren keresztül.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei