Wie Würmer die Explosion der Artenvielfalt auf der Erde prägten

Eine der bedeutendsten Explosionen der Artenvielfalt auf der Erde – eine 30 Millionen Jahre andauernde Periode explosionsartiger evolutionärer Veränderungen, die zahllose neue Arten hervorbrachte – ist möglicherweise auf die bescheidensten Lebewesen für diese lebenswichtige Phase in der Geschichte des Lebens zurückzuführen: Würmer.

Das Graben und Vergraben prähistorischer Würmer und anderer wirbelloser Tiere auf dem Meeresboden löste eine Kette von Ereignissen aus, die Sauerstoff in den Ozean und die Atmosphäre freisetzten und dazu beitrugen, das sogenannte große Biodiversitätsereignis des Ordoviziums vor etwa 480 Millionen Jahren auszulösen, heißt es in New York Studien. Ergebnisse von Forschern der Johns Hopkins University, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurden Geochimica und Cosmochimica Acta.

„Es ist wirklich erstaunlich, wie solch kleine Tiere, die heute noch nicht einmal existieren, den Lauf der Evolutionsgeschichte auf solch tiefgreifende Weise verändern könnten“, sagte die Hauptautorin Maya Gomes, Assistenzprofessorin in der Abteilung für Erde und Planeten . Wissenschaften. „Durch diese Arbeit werden wir in der Lage sein, die Chemie der frühen Ozeane zu untersuchen und Teile der geologischen Aufzeichnungen neu zu interpretieren.“

Um besser zu verstehen, wie Veränderungen des Sauerstoffgehalts groß angelegte evolutionäre Ereignisse beeinflussten, aktualisierten Gomes und sein Forschungsteam den Zeitpunkt und die Geschwindigkeit des Sauerstoffanstiegs im Laufe der Zeit.

Sie untersuchten den Zusammenhang zwischen der Sedimentvermischung, die teilweise durch das Graben von Würmern verursacht wird, und einem Mineral namens Pyrit, das eine Schlüsselrolle bei der Sauerstoffanreicherung spielt. Je mehr Pyrit sich unter Schlamm, Schlick oder Sand bildet und eingräbt, desto stärker steigt der Sauerstoffgehalt.

Forscher haben an neun Standorten entlang der Küste Marylands in der Chesapeake Bay Pyrit gemessen, der als Indikator für die frühen Meeresbedingungen dient. Standorte mit nur wenigen Zentimetern Sedimentvermischung enthielten deutlich mehr Pyrit als Standorte ohne und mit tiefer Durchmischung.

Die Ergebnisse stellen frühere Annahmen in Frage, dass die Beziehung zwischen Pyrit und Sedimentmischung in allen Lebensräumen und im Laufe der Zeit gleich blieb, sagte Gomes.

Die gängige Meinung besagte, dass das neu entdeckte Pyrit freigelegt und durch den Sauerstoff im Wasser zerstört worden wäre, wenn Tiere Sedimente aufgewühlt hätten, indem sie sich in den Meeresboden eingegraben hätten, ein Prozess, der letztendlich die Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre und im Ozean verhindern würde. Die gemischten Sedimente wurden als Beweis dafür gewertet, dass der Sauerstoffgehalt konstant blieb.

Die neuen Daten deuten darauf hin, dass eine kleine Menge Sediment, die sich in Wasser mit sehr niedrigem Sauerstoffgehalt vermischt, vergrabenes Pyrit, Schwefel und organischen Kohlenstoff gerade genug Sauerstoff ausgesetzt hätte, um die Bildung von mehr Pyrit auszulösen.

„Es ist ein bisschen wie bei Goldlöckchen. Die Bedingungen müssen perfekt sein. Es braucht ein wenig Mischen, um den Sauerstoff in das Sediment zu bekommen, aber nicht so viel, dass der Sauerstoff den gesamten Pyrit zerstört und es nicht zu einer Nettoakkumulation kommt.“ ” sagte Kalev Hantsoo, Doktorand an der Johns Hopkins und Erstautor der Arbeit.

Als die Forscher diese neue Beziehung zwischen Pyrit und der Tiefe der Sedimentmischung auf bestehende Modelle anwendeten, stellten sie fest, dass der Sauerstoffgehalt über Millionen von Jahren relativ stabil blieb und dann im Laufe der Zeit anstieg, mit einem starken Anstieg während des Ordoviziums.

Der zusätzliche Sauerstoff trug wahrscheinlich zum Biodiversitätsereignis des Großen Ordoviziums bei, als neue Arten schnell blühten, sagten die Forscher.

„Es gab schon immer die Frage, wie der Sauerstoffgehalt mit Zeiten in der Geschichte zusammenhängt, in denen sich die Evolutionskräfte intensivieren und wir eine größere Vielfalt des Lebens auf dem Planeten sehen“, sagte Gomes. „Auch im Kambrium kam es zu einem massiven Artbildungsereignis, aber die neuen Modelle ermöglichen es uns, Sauerstoff auszuschließen und uns auf andere Elemente zu konzentrieren, die die Evolution in dieser Zeit möglicherweise vorangetrieben haben.“