Een nieuwe studie brengt het begin van het dierenleven in kaart

Onderzoekers hebben veranderingen in de zeespiegel en de zuurstof in de zee gekoppeld aan de evolutie van vroege dieren in een onderzoek dat fossiele analyse combineert met geologische gegevens van 580 tot 510 miljoen jaar geleden, waardoor ons begrip van de vroege biodiversiteit wordt vergroot.

Een nieuw ontwikkelde tijdlijn van vroege dierlijke fossielen toont een verband tussen zeeniveau, veranderingen in zuurstof in de zee en het uiterlijk van de oudste voorouders van moderne dieren. Deze studie geeft inzicht in de krachten die de evolutie van de eerste organismen stimuleerden, waaruit alle grote diergroepen voortkwamen.

Een team van de Universiteit van Edinburgh bestudeerde een verzameling rotsen en fossielen uit de periode die bekend staat als het Ediacaran-Cambrium – een periode die zich uitstrekt van 580 tot 510 miljoen jaar geleden. Volgens fossiele gegevens was er in deze periode sprake van een explosie van de biodiversiteit, wat wetenschappers sinds Charles Darwin in verwarring heeft gebracht.

Evolutionaire complexiteit in de Ediacaran-periode

Alle vroege dieren die uit dit tijdperk werden gevonden, waren zeebewoners, in een tijd waarin het zuurstofniveau in de lucht en de oceaan veel lager was dan nu.

Terwijl de eerste levensvormen vóór die tijd eencellige en meercellige organismen waren, begonnen organismen in de Ediacaran-periode complexer te worden, met meerdere cellen georganiseerd in lichaamsplannen waardoor ze zich konden voeden, reproduceren en over de oceaanbodem konden bewegen.

Dit tijdperk zag ook de opkomst van zogenaamde bilaterale dieren – die werden gekenmerkt door symmetrische lichaamsplannen, vergelijkbaar met de meeste dieren van vandaag. Classificeren Inclusief mensen.

Door gegevens uit verschillende bronnen te verzamelen – waaronder radiometrische datering en geochemische informatie over de gesteentelagen waarin de fossielen werden gevonden – bracht het team alle belangrijke fossiele vondsten en verschillende milieudatasets in kaart op één enkele tijdlijn.

Dankzij de nieuwe chronologie kon het team de biodiversiteitstrends tijdens de betreffende periode gedetailleerder bestuderen dan in het verleden.

De onderzoekers combineerden deze ontdekkingen met ander chemisch bewijs uit het geologische archief – wat een verband bevestigde tussen grote veranderingen in de mondiale zeespiegel, perioden waarin ondiepe mariene omgevingen meer zuurstof kregen, en de opkomst en diversificatie van vroege diergroepen.

Biodiversiteit en milieuomstandigheden

Deze dynamiek heeft plaatsgemaakt voor verschillende belangrijke explosies in de biodiversiteit, bekend als de Avalon-, Witte Zee- en Cambrische assemblages, die elk de komst van nieuwe diergroepen en de teloorgang van andere markeren.

Door de omgevingsomstandigheden in de diepste tijden te reconstrueren, opent de studie nieuwe perspectieven op de eeuwenoude krachten en druk die de oudste levensvormen op onze planeet hebben gevormd.

Het team identificeerde ook hiaten in het fossielenbestand, wat suggereert dat de huidige kennis over vroege dieren vertekend is door de clusters van locaties over de hele wereld waar fossielen zijn gevonden en bestudeerd.

Dr. Fred Boyer, van de School of Earth Sciences van de Universiteit van Edinburgh, zei: “Het construeren van een tijdlijn van de vroege evolutie van dieren met behulp van de gesteenten is een lastige taak, die alleen kan worden bereikt door middel van internationaal en interdisciplinair onderzoek. Maar een mondiale, geïntegreerde aanpak is van cruciaal belang. Het onthult vooroordelen.” “In onze archieven, maar onthult ook patronen in het uiterlijk van fossielen, zeespiegelcycli en zuurstof uit de omgeving.”

“Weten wat de biodiversiteit drijft is een essentieel stukje kennis in de puzzel van het leven”, zegt Mariana Yalalis Agelves, een PhD-student aan de School of Earth Sciences die co-auteur was van het onderzoek. “Ik voel me erg gelukkig dat ik heb kunnen bouwen op decennia van mondiaal, interdisciplinair onderzoek,” zei ze “En dragen bij aan een beter begrip van de rol die het zeeniveau speelt in de vroege evolutie van dieren.”

Referentie: “Zeeniveaucontroles op faunastraling in het Ediacaran en Cambrium” door Fred T. Boyer en Rachel A. Wood en Mariana Yelalis, 31 juli 2024, Wetenschappelijke vooruitgang.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6462

Dit artikel werd gefinancierd door de Natural Environment Research Council (NERC).