ऑस्ट्रेलिया के उष्णकटिबंधीय डार्विन में एक खुले गोदाम में, दर्जनों ट्रे रखी हैं जिनमें बेलनाकार चट्टानी कोर हैं, जिन्हें दशकों पहले खनिज अन्वेषण कंपनियों ने सतह से सैकड़ों मीटर नीचे से ड्रिल किया था। वे कंपनियाँ ज़्यादातर खनिजों की तलाश में थीं, अस्तित्व के रहस्यों की नहीं, इसलिए उन्हें यह न देखने के लिए माफ किया जा सकता है कि उत्तरी ऑस्ट्रेलिया के अधिकांश हिस्से को 1.5 अरब साल से भी पहले ढकने वाले एक अंतर्देशीय समुद्र की मडस्टोन - कठोर समुद्री तल की कीचड़ से बनी तलछटी चट्टान - में प्राचीन जीवों के सूक्ष्म जीवाश्म दबे हुए थे।

जैसा कि नेचर में प्रकाशित एक नए अध्ययन से पता चलता है, वे उपेक्षित कोर पृथ्वी के इतिहास की सबसे बड़ी विकासवादी छलांग - यूकैरियोट्स की उत्पत्ति - के बारे में एक पुरानी पहेली का केंद्र हैं।

पृथ्वी पर सारा जीवन दो श्रेणियों में से एक में आता है, जो कोशिकीय स्तर पर मौलिक रूप से भिन्न हैं। प्रोकैरियोट्स - बैक्टीरिया और आर्किया - में सरल कोशिकीय संगठन होता है और वे ज़्यादातर एककोशिकीय होते हैं। यूकैरियोट्स, जिनमें सभी जानवर, पौधे, शैवाल और कवक शामिल हैं, में बहुत अधिक जटिल कोशिकाएँ होती हैं जिनमें एक नाभिक और विशेष संरचनाएँ होती हैं जिन्हें ऑर्गेनेल कहा जाता है जो विशिष्ट कार्य करती हैं। यूकैरियोटिक क्रांति ने ग्रह को बदल दिया, जानवरों के उदय और अंततः हमारे उदय का कारण बनी। जीवित जीवों के जीन से प्राप्त अवलोकनों के आधार पर, अब व्यापक रूप से सहमति है कि सभी जीवित यूकैरियोट्स के अंतिम सामान्य पूर्वज कम से कम दो प्रोकैरियोटिक सूक्ष्मजीवों: एक आर्कियोन और एक बैक्टीरिया के सहजीवी मिलन से उत्पन्न हुए थे।

यूकैरियोटिक जीवन का पहला प्रमाण एककोशिकीय जीवों के जीवाश्मों के रूप में मिलता है जो प्रोकैरियोट्स में न देखी जाने वाली लेकिन यूकैरियोट्स में सामान्य कोशिकीय जटिलता का स्तर दर्शाते हैं। यूकैरियोट जीवाश्म दुनिया भर में कम से कम 1.5 अरब साल पुरानी चट्टानों में पाए जा सकते हैं। उत्तरी क्षेत्र के जीवाश्म, जिनमें से सबसे पुराने 1.75 अरब साल पहले के हैं, वर्तमान में विश्व स्तर पर ज्ञात सबसे पुराने यूकैरियोट जीवाश्म हैं।

लेकिन जिस प्राचीन दुनिया में शुरुआती यूकैरियोट्स विकसित हुए, वह रहस्य में लिपटी हुई है, और उनकी प्रकृति के कई मौलिक पहलू अज्ञात हैं।

कई प्रकार के बैक्टीरिया ऑक्सीजन के बिना जीवित रह सकते हैं और बढ़ सकते हैं। लेकिन आज लगभग सभी यूकैरियोट्स जीवित रहने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं, क्योंकि एरोबिक श्वसन - ऑक्सीजन का उपयोग करके भोजन को तोड़ना - जटिल जीवन की मांग करने वाली विशाल मात्रा में ऊर्जा प्रदान करता है। फिर भी हाल के वर्षों में इस विचार पर हमला हुआ है कि ऑक्सीजन हमेशा सभी यूकैरियोट्स के लिए फायदेमंद रही है, क्योंकि रहस्यमय यूकैरियोट्स की आश्चर्यजनक खोजों के बाद जो ऑक्सीजन के बिना पनप सकते हैं। भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड से बढ़ते सबूत भी हैं कि जब यूकैरियोट्स पहली बार विकसित हो रहे थे, तब ऑक्सीजन संभवतः बहुत कम थी, जिसका अर्थ है कि ऑक्सीजन-मुक्त समुद्री आवास सामान्य होते। सामूहिक रूप से, इन अवलोकनों ने इस धारणा पर सवाल उठाया है कि यूकैरियोट्स अपनी शुरुआत से ही ऑक्सीजन पर निर्भर रहे हैं।

पहले यूकैरियोट के पूर्वजों के सबसे निकट माने जाने वाले समूहों से संबंधित जीवित सूक्ष्मजीवों के आनुवंशिक अध्ययन यूकैरियोट वंशावली में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं। लेकिन केवल जीवाश्म रिकॉर्ड ही हमें लंबे समय से विलुप्त वंशों के बारे में बता सकता है, और केवल भूविज्ञान ही उस दुनिया की खिड़की प्रदान कर सकता है जिसमें ये जीव रहते थे।

नए अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने डार्विन में संग्रहीत मडस्टोन कोर के नमूनों को कुचल दिया, फिर उन्हें घोला। उन्होंने माइक्रोस्कोप के नीचे छोड़े गए कार्बनिक अवशेषों का विश्लेषण करके 12,000 से अधिक जीवाश्मों की पहचान की। उन्होंने उन मडस्टोनों का भी अध्ययन किया जिनमें जीवाश्म संरक्षित थे, ताकि बेहतर ढंग से समझा जा सके कि जब तलछट जमा हुई थी तब पर्यावरण कैसा था, जिससे इन यूकैरियोट्स के आवासों के बारे में जानकारी मिली। और इन मडस्टोनों की रसायन विज्ञान का विश्लेषण करके, वे यह निर्धारित कर सके कि प्राचीन समुद्री जल में ऑक्सीजन मौजूद थी या नहीं।

परिणाम बताते हैं कि यूकैरियोट जीवाश्म तटीय कीचड़ के मैदानों से लेकर खुले समुद्र तक के वातावरण में पाए गए, लेकिन केवल ऑक्सीजन युक्त सेटिंग्स में जमा नमूनों में। ऑक्सीजन-मुक्त वातावरण के नमूनों में केवल सरल, प्रोकैरियोटिक रूप थे। इससे पता चलता है कि यहां तक कि सबसे पुराने ज्ञात यूकैरियोट्स जो रहते थे