De-a lungul istoriei Terrei, au existat anumite momente fundamentale care ne ajută să rezolvăm întrebarea „Cum am ajuns aici?”. Aceste evenimente oferă în același timp sugestii despre „Încotro ne îndreptăm?” și sunt utile oamenilor de știință pentru a înțelege mai în profunzime modul în care organismele se adaptează la modificările fizice și chimice ale mediului. Ce putem învăța din oxigenarea oceanelor?
Unul dintre cele mai semnificative astfel de momente a avut loc cu mai bine de 2 miliarde de ani în urmă și este denumit Marea Oxigenare (Great Oxidation Event – GOE). Aceasta a fost perioada în care oxigenul generat prin fotosinteză a început să se acumuleze în atmosferă în cantități notabile, o schimbare esențială pentru apariția și evoluția vieții complexe, inclusiv a noastră.
Dacă am putea să călătorim în timp înainte de GOE (cu peste 2,4 miliarde de ani în urmă), am observa o planetă aproape complet lipsită de oxigen. Organismele care prosperau în acea perioadă erau anaerobe, ceea ce înseamnă că nu necesitau oxigen și își obțineau energia prin procese precum fermentația. Unele dintre aceste forme de viață există și acum, în condiții extreme precum izvoarele fierbinți acide și gurile hidrotermale de pe fundul oceanelor.
Ce implica oxigenarea oceanelor pentru planetă?
GOE a generat una dintre cele mai considerabile schimbări chimice din istoria planetei. Aceasta a marcat tranziția de la un mediu ostil vieții complexe, la unul în care oxigenul din atmosferă permite existența biosferei așa cum o știm.
De-a lungul timpului, savanții au încercat să stabilească cu precizie când și cum s-au petrecut aceste mari transformări ale nivelului de oxigen, pentru a înțelege mai bine apariția vieții complexe.
Un pas semnificativ în această direcție a fost realizat de o echipă de la Universitatea Syracuse și MIT (ambele din SUA), care a studiat probe de roci vechi de peste 2 miliarde de ani, extrase din adâncurile Africii de Sud. Cercetarea lor oferă o nouă viziune asupra ritmului în care viața a evoluat biologic, ca reacție la creșterea nivelului de oxigen, un pas crucial spre evoluția eucariotelor, organisme cu celule ce conțin un nucleu, cum sunt oamenii, animalele și plantele.
Studiul, apărut în revista Proceedings of the National Academy of Sciences, a fost condus de dr. Benjamin Uveges, care a colaborat cu profesorul Christopher Junium de la Syracuse, expert în reconstrucția mediilor trecute. Cei doi au examinat roci sedimentare datând cu 2,2-2,5 miliarde de ani în urmă, o perioadă ideală pentru detectarea indiciilor GOE.
O poveste dezvăluită de azot
Prin investigarea izotopilor stabili de azot din aceste roci, cercetătorii au descoperit procese oceanice care necesită prezența nitratului, un indiciu clar al unor condiții mai bogate în oxigen.
Pentru aceste investigații, echipa a utilizat un instrument de altă precizie, dezvoltat chiar în laboratorul lui Junium: un spectrometru de masă pentru raportul izotopic (Isotope Ratio Mass Spectrometer – IRMS). Acest dispozitiv permite măsurarea raportului dintre izotopii ¹⁵N și ¹⁴N chiar și în probe extrem de sărace în azot, un aspect crucial pentru studierea rocilor vechi, conform Phys.org.
Dar cum poate azotul să ne ofere informații despre oxigen? Microorganismele transformă chimic sedimentele înainte ca acestea să devină roci, iar aceste transformări lasă semnături izotopice care reflectă nivelurile de oxigen din mediu. Schimbările în raportul ¹⁵N/¹⁴N furnizează indicii despre oxigenarea oceanelor și despre cum s-au modificat condițiile de pe Terra de-a lungul timpului.
