Într-un depozit în aer liber din Darwinul tropical, Australia, zeci de tăvi adăpostesc carote cilindrice de rocă, forate la sute de metri sub suprafață de companii de explorare minieră acum decenii. Acele companii căutau în principal minerale, nu secretele existenței, așa că pot fi iertate că nu au observat fosilele microscopice ale unor organisme străvechi îngropate în mudstone – rocă sedimentară formată din noroi de fund marin întărit – al unei mări interioare care acoperea mare parte din nordul Australiei acum peste 1,5 miliarde de ani.

După cum arată un nou studiu publicat în Nature, acele carote neglijate sunt esențiale pentru un puzzle de lungă durată privind cea mai mare salt evolutiv din istoria Pământului: originea eucariotelor.

Toată viața de pe Pământ se încadrează într-una din două categorii, fundamental diferite la nivel celular. Procariotele – bacteriile și arheele – au o organizare celulară simplă și sunt în mare parte unicelulare. Eucariotele, care includ toate animalele, plantele, algele și ciupercile, au celule mult mai complicate, cu nucleu și structuri specializate numite organite care îndeplinesc sarcini specifice. Revoluția eucariotă a transformat planeta, a dus la apariția animalelor și, în cele din urmă, la noi. Pe baza observațiilor din genele organismelor vii, se acceptă acum pe scară largă că ultimul strămoș comun al tuturor eucariotelor vii a rezultat din uniunea simbiotică a cel puțin doi microbi procarioți: o arhee și o bacterie.

Primele dovezi ale vieții eucariote vin sub forma fosilelor unor organisme unicelulare care arată un nivel de complexitate celulară nevăzut la procariote, dar comun la eucariote. Fosile de eucariote pot fi găsite în întreaga lume în roci care datează de cel puțin 1,5 miliarde de ani. Fosilele din Northern Territory, dintre care cele mai vechi datează de acum 1,75 miliarde de ani, sunt cele mai vechi fosile de eucariote cunoscute la nivel global.

Dar lumea străveche în care au evoluat primele eucariote rămâne învăluită în mister, iar multe aspecte fundamentale ale naturii lor sunt necunoscute.

Multe tipuri de bacterii pot trăi și crește fără oxigen. Dar aproape toate eucariotele vii astăzi folosesc oxigenul pentru supraviețuire, deoarece respirația aerobă – descompunerea alimentelor folosind oxigen – oferă cantitățile uriașe de energie pe care le cere viața complexă. Totuși, ideea că oxigenul a fost întotdeauna benefic pentru toate eucariotele a fost contestată în ultimii ani, în urma unor descoperiri surprinzătoare de eucariote enigmatice care pot prospera fără oxigen. Există, de asemenea, dovezi tot mai multe din registrul geologic că, atunci când eucariotele evoluau pentru prima dată, oxigenul era probabil mult mai rar, ceea ce înseamnă că habitatele marine fără oxigen ar fi fost norma. Luate împreună, aceste observații au pus sub semnul întrebării presupunerea că eucariotele au depins de oxigen încă de la începuturile lor.

Studiile genetice ale microbilor vii care aparțin grupurilor considerate cele mai apropiate de strămoșii primelor eucariote pot oferi perspective cheie asupra ascendenței eucariotelor. Dar numai registrul fosil ne poate spune despre linii demult dispărute, și numai geologia poate oferi o fereastră către genul de lume în care trăiau aceste organisme.

Pentru noul studiu, cercetătorii au zdrobit mostre din carotele de mudstone depozitate în Darwin, apoi le-au dizolvat. Au identificat peste 12.000 de fosile analizând reziduul organic rămas sub microscop. Au studiat, de asemenea, mudstonele în care au fost conservate fosilele pentru a înțelege mai bine cum era mediul când s-au depus sedimentele, oferind indicii despre habitatele în care trăiau aceste eucariote. Și analizând chimia acestor mudstone, au putut determina dacă oxigenul era prezent în apa de mare străveche.

Rezultatele arată că fosilele de eucariote au fost găsite în medii variind de la zone mlăștinoase de coastă până la mare deschisă, dar numai în mostre depuse în medii oxigenate. Mostrele din medii fără oxigen conțineau doar forme simple, procariote. Acest lucru sugerează că până și cele mai vechi eucariote cunoscute care au trăit