Microfossili: con la spettroscopia si risale all’inizio della vita sulla Terra

di Silvia De Stefano 23—Giu—2020 / 11:28 AM

Gli animali sulla terra dovrebbero esistere da circa 700 milioni di anni, ma i fossili più antichi scoperti risalgono a 580 milioni di anni fa: carenze di reperti? Con i microfossili analizzati con la spettroscopia si fa luce su questo mistero.

Dai confronti del DNA specie diverse ed estrapolando il tempo necessario per mutare a partire da un antenato comune si stima che gli animali sulla Terra dovrebbero esistere da 833-650 milioni di anni, ma i più antichi fossili scoperti finora risalgono a soli 580 milioni di anni fa.

Una spiegazione di questa incoerenza potrebbe essere la carenza nei reperti fossili: gli animali esistevano, ma le rocce e l’ambiente non erano adatti alla fossilizzazione fino a soli 580 milioni di anni fa.

Ma ora, la spettroscopia a raggi X e la spettroscopia infrarossa ad alta risoluzione hanno identificato i minerali nelle pietre fangose intorno ad antichi microfossili, dando ulteriori informazioni sulla loro formazione e suggerendo che esistevano le giuste condizioni per la fossilizzazione antecedentemente rispetto al tempo in cui i primi fossili trovati finora iniziassero a formarsi.

Gli animali si sono sviluppati recentemente sulla Terra e sono stati preceduti dai microbi che dovrebbero essere comparsi circa 3,5 – 4 miliardi di anni fa.

Il passaggio dalla vita microbica a quella degli organismi più complessi viene chiamata “esplosione cambriana”

Per molto tempo, gli esperti avevano ipotizzato che non esistessero alcun tracce di vita prima dell’esplosione cambriana. La scoperta, negli anni ’50, di “microfossili” precedenti a fossili più grandi in un tratto di selce in Canada ha spinto i ricercatori a caccia di altri microfossili.

I processi di conservazione in cheros e fosfati sono ben compresi, ma si è scoperto che la stragrande maggioranza dei microfossili si trovano nella pietra fangosa e i loro processi di formazione non erano chiari, così come i motivi per cui alcune pietre ospitassero microfossili mentre altre no.

Quindi la domanda è: esiste una chimica di queste pietre abbastanza precisa e caratteristica tanto da identificare con certezza le rocce in cui è molto probabile trovare microfossili?

Una teoria è che questi fossili si formino nelle pietre di fango attraverso un processo di polimerizzazione che ricorda l’abbronzatura della pelle. I minerali di argilla nella pietra fangosa si legano alla materia organica dell’animale morto e polimerizzano, rendendo i suoi tessuti molli più resistenti alla decomposizione. Ma i batteri e le alghe conservati nei microfossili sono fatti di diversi materiali organici, quindi si dubitava che si sarebbero potuti applicare gli stessi processi.

Alcuni anni fa, Ross Anderson dell’Università di Cambridge e i suoi colleghi avevano sperimentato la crescita dei batteri che causano la decomposizione in diverse sostanze di fango. Hanno scoperto che la caolinite, un minerale argilloso, ha inibito la crescita dei batteri, il che avrebbe anche potuto aiutare a preservare gli animali morti.

Mentre le informazioni sulla mineralogia dei fossili di grandi animali nella pietra fangosa sono tutt’altro che complete, ciò che è noto supporta l’idea che la caolinite abbia avuto un ruolo nella conservazione e potrebbe anche essere coinvolta nel processo di polimerizzazione.

La sfida era identificare i minerali direttamente adiacenti alla parete cellulare in questi piccoli e rari microfossili per vedere se fossero preservati dagli stessi processi.

Anderson e i suoi colleghi si sono chiesti se la caolinite potesse essere presente nelle pietre di fango che ospitano i microfossili, contribuendo a preservare anche questi microrganismi. La sfida era identificare i minerali direttamente adiacenti alla parete cellulare in questi piccoli e rari microfossili per vedere se fossero preservati dagli stessi processi.

Tagliando fette microscopiche attraverso lo strato di roccia che ospitava il microfossile e quindi una sezione verticale, sono stati in grado di distinguere un alone di minerale di alcuni micrometri di spessore attorno al microfossile. Dagli spettri dei raggi X a dispersione di energia, sono stati in grado di identificare la presenza di alluminio nell’aureola, ma non sono stati riusciti a confermare l’esatto minerale. I dati spettrali a infrarossi forniscono informazioni su come le molecole nel campione potrebbero vibrare o altrimenti rispondere alla radiazione infrarossa incidente, fornendo l’esatta identità del minerale. Tuttavia, gli spettri di diverse argille sono molto simili e sono necessari spettri ad alta risoluzione e quindi un segnale elevato per distinguerli.

Le misure al sincrotrone ad alta risoluzione hanno confermato che intorno ai microfossili c’è caolinite.

Per questo, i ricercatori li hanno portati al sincrotrone di Diamond Light Source, dove gli spettri infrarossi ad alta risoluzione hanno confermato che l’alone era caolinite.

Quindi il fatto che non ci siano animali nelle rocce di 800 milioni di anni, anche se hanno lo stesso tipo di conservazione suggerirebbe che gli animali davvero non ci fossero.

Afferma Anderson.

I risultati indirizzano anche a cercare nei fossili nelle regioni tropicali, perché lì si trova più caolinite.

Ma c’è di più: poiché il processo di conservazione della caolinite si applica a una così vasta gamma di organismi, compresi i microrganismi, sembra una linea di indagine promettente anche per la caccia alla vita extraterrestre fossilizzata, che come la vita sulla Terra per i primi 3,5 a 4 miliardi di anni, potrebbe essere stata microbica.