Evoluzione della vita complessa sulla terraferma è scaturita da severe ere glaciali oltre 600 milioni di anni fa

Kimberella è l'animale più probabilmente risalente al tardo Neoproterozoico

Un  team di ricercatori di biochimica ha trovato nuove prove che collegano gli eventi glaciali severi del passato con l’aumento di animali primitivi. La ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti. I risultati dello studio sono apparsi nel numero di questa settimana di Nature.

La controversa ipotesi della “palla di neve” postula che la Terra, in diverse occasioni, sia stata ricoperta da un polo all’altro da uno strato di ghiaccio in un arco di milioni di anni.

Queste glaciazioni, le più gravi nella storia della Terra, si sono verificate tra i 750 e i 580 milioni di anni fa.

In seguito, i ricercatori hanno scoperto, le acque marine sono diventate ricche di fosforo, una sostanza nutritiva che controlla l’abbondanza della vita negli oceani.

Il team, guidato da scienziati dell’Università della California di Riverside, ha monitorato le concentrazioni di fosforo durante la storia della Terra attraverso l’analisi della composizione chimica dei precipitati ricchi di ferro. Questi precipitati si sono accumulati sul fondo del mare e hanno assorbito forforo dall’acqua di mare.

Le analisi hanno rivelato che c’è stato un picco nei livelli di fosforo marino a metà del Neoproterozoico (da  circa 750 a circa 635 milioni di anni fa).

Per spiegare tali anomale concentrazioni, i ricercatori sostengono che l’aumento dell’erosione e fenomeni atmosferici sulla terraferma hanno accompagnato gli  eventi glaciali e hanno portato all’aumento di fosforo nel mare.

L’abbondanza di questa sostanza, che è essenziale per la vita, a sua volta ha portato ad un picco di produzione di ossigeno attraverso la fotosintesi, secondo Enriqueta Barrera, direttore del programma nella divisione di Scienze della Terra dell’NSF, che ha finanziato la ricerca.

Il conseguente accumulo di ossigeno nell’atmosfera ha portato alla nascita di forme di vita complesse sulla Terra.

“Nell’analisi degli strati geologici, abbiamo trovato l’impronta dell’alta concentrazione di fosforo marino nel periodo immediatamente successivo agli eventi glaciali estremi”, ha detto Noah Planavsky, il primo autore del documento di ricerca, e dottorando alla UC Riverside.

“Il fosforo finisce per limitare la produttività primaria netta su una scala temporale geologica”, ha detto Plavansky. “I livelli alti di fosforo marino avrebbero facilitato il passaggio a un sistema ricco di ossigeno. Questo cambiamento dovrebbe aver spianato la strada all’aumento degli animali e alla loro diversificazione ecologica”.

Planavsky ha spiegato il legame tra la concentrazione di fosforo marino e i livelli di ossigeno nell’atmosfera: “Gli alti livelli di fosforo hanno probabilmente aumentato la produttività biologica in mare e la produzione di ossigeno dalla fotosintesi,” ha detto.

Gran parte di questa materia organica viene consumata, a sua volta, a seguito di reazioni come la respirazione che consumano ossigeno. E i segni di questo aumento di vita marina e terrestre sono stati trovati nei sedimenti, in cui si può osservare un aumento sostanziale di materiale organico, che indica l’aumento di ossigeno nell’atmosfera.

Finora gli scienziati credevano che le alte concentrazioni di ferro in acqua avrebbero portato a basse concentrazioni di fosforo.

Ma i ricercatori non hanno scoperto alcuna prova di una crisi di fosforo dopo gli eventi glaciali. Al contrario, hanno trovato indicazioni di un’ abbondanza di fosforo.

“Ci sono parecchie impronte digitali chimiche note come cause dell’aumento di ossigeno nel mare e, per deduzione, in atmosfera durante la parte centrale del Neoproterozoico, e l’aumento degli animali è stata un’attesa conseguenza”, ha detto Timothy Lyons, un biogeochimico alla UC Riverside e autore principale dello studio.

“Questi risultati potrebbero essere i primi a fotografare la causa principale dell’esplosione dei nutrienti che è stata alla base di un importante balzo in avanti nella storia della vita. Questa causa è stata, in ultima analisi, riconducibile al clima estremo del periodo.”

L’idea del periodo Neoproterozoico, che va da un miliardo di anni fa a 530 milioni di anni fa circa, fino al confine con il Cambriano, è nata in tempi relativamente recenti – intorno agli anni ’60. In questo lunghissimo arco di tempo si è passati dalla comparsa della prima vita monocellulare agli animali più complessi, come piccoli animali pluricellulari simili a vermi o con gusci ancora poco rigidi che iniziavano ad attuare comportamenti predatori. La fine del Neoproterozoico e la cosiddetta esplosione cambriana segnano la nascita della fauna “moderna”, con animali complessi e che hanno iniziato a lasciare tracce evidenti nelle rocce, come i famosi trilobiti.