Suora ajoitus paljastaa 3,5 miljardin vuoden ikäisen elämän

Pala tummaa, hiilipitoista kalvoa muinaisessa piissä tarjoaa harvinaisen ikkunan Maan syvään menneisyyteen. Singhbhumin kratonin säästyneiden kallioalueiden keskellä tutkijat ovat suoraan ajoittaneet orgaanista ainesta, joka vaikuttaa olevan noin 3,5 miljardia vuotta sitten eläneen mikrobiyhteisön jäänteitä.

Yksi lause kätkee taakseen vuosikymmenten kiistan. Tieteilijät ovat vuosien ajan kiistelleet siitä, ovatko vanhimmissa kivissä näkyvät heikot rakenteet ja ohuet hiilikerrokset biologisia fossiileja vai ei-biologista kemiaa. Monet väitteet perustuivat ympäröivän kallion ikään, eivät itse hiilen ikään. Tämä aukko jätti tilaa epäilyille.

Miten ryhmä sulki aukon

Intian geologisen tutkimuslaitoksen geologi Trisrota Chaudharin johtama ryhmä kohdisti huomionsa kapeaan mutta olennaiseen ongelmaan: voidaanko hiili, joka näyttää fossiloituneilta mikrobimattojen jäänteiltä, ajoittaa suoraan ja siten yksiselitteisesti liittää elämään tiettynä ajankohtana? Heidän tutkimuksensa, julkaistu Kansallisen tiedeakatemian toimituksissa, raportoi juuri tämän: piikiveen säilötyt orgaanista hiiltä sisältävät kerrokset, joiden ikä on noin 3,5 miljardia vuotta.

Piikivi on hienorakeinen, piiainesta sisältävä sedimentti, joka voi nopeasti kapseloida herkkiä rakenteita. Kun mikrobiyhteisöt muodostavat mattoja merenpohjiin tai mataliin vesiin, niiden orgaaniset jäänteet voivat jäädä loukkuun ja tiivistyä piisaostuman myötä. Oikeissa olosuhteissa nämä hiilikalvot säilyvät myöhemmästä muokkautumisesta ja kuumenemisesta huolimatta ja ovat käytettävissä isotooppianalyyseihin.

Chaudhari kertoi ScienceAlertille, että hyvin säilyneen orgaanisen aineksen ja ajoitettavien mineraalien samanaikainen löytyminen yhdestä ja samasta kivestä on varhaisen Maan tutkimuksissa erittäin harvinaista. Kun molemmat ovat läsnä, kantakallion ikä ja elämää koskevat todisteet voidaan yhdistää suoraan, mikä antaa isotooppiperusteisille väitteille muinaisesta biologisuudesta vahvemman perustan.

Erotuksella on merkitystä. Muut paikannukset ovat tuottaneet ehdokkaita elämän jäljiksi, joiden iäksi on arvioitu 3,7–3,8 miljardia vuotta, mutta kiista jatkuu, koska tutkijat ovat pääasiassa ajoittaneet hiilen ympärillä olevia kerroksia eikä hiiltä itseään. Suora ajoitus ankkuroi biosignaalin tiettyyn aikajaksoon ja kaventaa vaihtoehtoisia, abioottisia selityksiä.

Seuraukset ulottuvat yhden kratonin ulkopuolelle. Jos mikrobiyhteisöt olivat jo vakiintuneet 3,5 miljardia vuotta sitten, elämä syntyi ja löysi vakaat ekologiset nisät hyvin varhaisessa vaiheessa Maan historiaa, pian planeetan jäähtymisen jälkeen niin, että valtameret pystyivät muodostumaan. Tämä ajoitus vaikuttaa malleihin siitä, kuinka nopeasti elämä voi syntyä, kuinka sitkeää se on planeettatason muutoksille ja mihin etsiä elämää muilla maailmoilla.

Tämän tutkimuksen laboratoriotyö yhdisti huolellisen petrogradian ja isotooppimittaukset hiilipitoisilla kalvoilla. Tutkijat tarkastelivat myös geokemiallisia reittejä, jotka voivat säilyttää orgaanista ainesta piiä sisältävissä sedimenteissä, ja vertasivat isotooppipiirteitä erottaakseen biologisen hiilen epäorgaanisista lähteistä, kuten hydrotermisesta aineksesta.

Kaikki tutkijat eivät lopeta kiistelyä heti. Poikkeukselliset väitteet vaativat yhä useita riippumattomia vahvistuslinjoja. Silti tämä tulos tiivistää todisteiden ketjua. Se kallistaa tasapainoa biologisen alkuperän suuntaan ainakin osalla vanhimmista hiiltä sisältävistä kivistä Maassa.

Johtavassa tieteellisessä julkaisussa julkaistu tutkimus tekee enemmän kuin lisää yhden päivämäärän taulukkoon. Se osoittaa menetelmän: ajoita orgaaninen aine suoraan, kun säilyminen ja mineraalikonteksti sen sallivat. Tällainen lähestymistapa antaa paleobiologeille ja geokemisteille selkeämmän tavan tutkia elämän varhaisimpia lukuja.