L’ossigeno, elemento fondamentale per l’evoluzione animale

Da sempre gli scienziati si sono posti domande sulle cause che portarono alla improvvisa comparsa sulla Terra di animali complessi, dopo che per tre miliardi di anni non era esistito nessun organismo più complesso di un’alga.

Ora, un team di ricercatori ha fornito prove più solide per sostenere che gli elevati livelli di ossigeno negli oceani primitivi furono fondamentali per l’origine, intorno ai 550 milioni di anni fa, di animali provvisti di scheletro.

Questo nuovo studio è il primo che si basa sulla distinzione dei ruoli molto diversi che si divisero, durante quell’evento, i corpi d’acqua con bassi e con alti livelli di ossigeno.

Rosalie Tostevin sul campo, in Namibia, Africa (credit: Fred Bowyer)

Secondo i ricercatori, le acque poco ossigenate non furono in grado di ospitare e mantenere la vita complessa che si è evolse prima del periodo Cambriano, ipotizzando quindi che la presenza di ossigeno sia stato il fattore chiave per la comparsa di animali superiori.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.

Rosalie Tostevin, geochimica del Dipartimento di Scienze della Terra presso l’Università di Oxford e autore leader della ricerca, afferma: “La questione del perché ci sia voluto così tanto tempo perché potessero apparire sulla Terra forme complesse di vita animale ha affascinato e lasciato nell’incertezza gli scienziati per lungo tempo.

La prima considerazione che viene fatta è che l’evoluzione non è un evento che avviene in tempi rapidi.

L’ipotesi che noi avanziamo, invece, è che un aumento dei livelli di ossigeno negli oceani sia stato il combustibile necessario per avviare la produzione di forme di vita semplici che, per evolversi, avessero avuto poi bisogno di sostegni scheletrici, di apparati mobili e altre caratteristiche tipiche degli animali moderni.”.

“Anche se esiste una prova geochimica di un aumento di ossigeno negli oceani nel momento della comparsa degli animali più complessi, è stato tuttavia difficile dimostrare un nesso causale tra i due eventi”, prosegue la Tostevin. “Tenendo conto della distinzione tra le acque con alti livelli di ossigeno e le acque con bassi livelli e dimostrando che i primi animali provvisti di scheletro erano limitati alle acque ben ossigenate, abbiamo fornito una prova consistente che la disponibilità di ossigeno era un requisito fondamentale per lo sviluppo di questi animali. Tuttavia, questi ambienti ben ossigenati avrebbero potuto benissimo essere stati alquanto scarsi, limitando giocoforza lo spazio agli habitat in mare per i primi animali”.

Il team, che comprendeva altri geochimici, paleoecologi e geologi della University of London (UCL) e delle Università di Edimburgo, Leeds e Cambridge, nonché del Geological Survey della Namibia, in Africa, ha analizzato la composizione chimica elementare dei campioni di roccia dell’antico fondale marino del Nama Group, una sequenza di rocce precambiane in Namibia, ricche di fossili dei primi animali con scheletri calcificati quali i generi Cloudina, Namacalathus e Namapoikia.

I ricercatori hanno scoperto che i livelli di elementi come cerio e ferro rilevati nelle rocce hanno dimostrato che le condizioni di bassa ossigenazione si sono verificate tra le acque di superficie, ben ossigenate, e le acque profonde, completamente ‘anossiche’, cioè prive di ossigeno.

Anche se abbondanti in ambienti ben ossigenati, i primi animali con scheletro calcareo non occupavano le zone della piattaforma povere di ossigeno, a dimostrazione che la disponibilità di ossigeno era un requisito fondamentale per lo sviluppo dei primi ecosistemi animali.

Il professor Graham Shields-Zhou, della UCL, dipartimento di Scienze della Terra, supervisore della dottoressa Tostevin, commenta:

“Ora abbiamo affinato la nostra conoscenza sugli ultimi 10 milioni di anni del Proterozoico, quel periodo della storia della Terra che vide gli organismi dei fondali oceanici evolversi in gruppi che preludevano agli animali superiori e in cui i livelli di ossigeno rivestirono un’importanza fondamentale per il rapporto tra condizioni ambientali e sviluppo precoce degli organismi animali”.