האב הקדמון המשותף האחרון של כל בעלי החיים היה קטן ובעל גוף רך, כך שנדרשו תנאים מיוחדים לשימורו. כעת, מחקר חדש בהובלת אוניברסיטת אוקספורד מהווה צעד נוסף לעבר פתרון תעלומה שהפתיעה חוקרי טבע מאז "אבי תורת האבולוציה" צ'ארלס דרווין: מתי הופיעו לראשונה בעלי חיים בהיסטוריה של כדור הארץ?
4 צפייה בגלריה
שחזור של קרקעית הים מתקופת האדיקר שמראה מגוון בעלי חיים
(צילום: Oxford University Museum of Natural History / Mighty Fossils)
בעלי חיים הופיעו לראשונה בתיעוד המאובנים לפני כ-574 מיליון שנה. לאחר מכן בתור הקמבריון, שהחל לפני כ-541 מיליון שנה והסתיים לפני כ-485 מיליון שנה, התחולל גל פתאומי של פריחה ושגשוג של מגוון המינים הביולוגיים באוקיינוסים הקדומים של כדור הארץ. האירוע הזה, שזכה לכינוי "הפיצוץ הקמבריוני", היה משמעותי עד כדי כך שיש מי שמתייחסים אליו בתור המפץ הגדול של עולם הביולוגיה. עם זאת, מדענים רבים (כולל דרווין עצמו) האמינו שבעלי החיים הראשונים התפתחו למעשה הרבה לפני תור הקמבריון, אך לא יכלו להסביר מדוע הם נעדרים מתיעוד המאובנים.
לפי שיטת "השעון המולקולרי" למשל - טכניקה במחקר גנטי המאפשרת לתארך את המועד שבו התפצלו שני מינים מאב קדמון משותף, ומבוססת על זיהוי מועד היווצרות השינויים הקטנים בין שני רצפי ה-DNA של המינים - בעלי חיים התפתחו לראשונה לפני 800 מיליון שנה, במהלך החלק המוקדם של תור הנאופרוטרוזואיקון (החל מלפני מיליארד שנה ועד לפני כ-542 מיליון שנה).
אבל למרות שסלעים מתור זה מכילים מיקרואורגניזמים מאובנים, כמו חיידקים ופרוטיסטים, לא נמצאו בהם מאובנים של בעלי חיים. הדבר הציב דילמה עבור פלאונטולוגים, ששאלו עצמם האם שיטת השעון המולקולרי מעריכה יתר על המידה את הנקודה שבה בעלי חיים התפתחו לראשונה? או שמא היו בעלי חיים במהלך הנאופרוטרוזואיקון המוקדם, שהיו רכים ושבריריים מכדי להישמר?
כדי לחקור זאת, צוות חוקרים בראשות ד"ר רוס אנדרסון מהמחלקה למדעי כדור הארץ באוניברסיטת אוקספורד ביצע את ההערכה היסודית ביותר עד כה של תנאי השימור כדי למצוא את מאובני בעלי החיים המוקדמים ביותר.
"ככל הנראה לבעלי החיים הראשונים חסרו קונכיות או שלדים המבוססים על מינרלים, כך שנדרשו תנאים יוצאי דופן כדי שיצליחו להתאבן. אבל מרבצי אבן בוץ מסוימים מתור הקמבריון מדגימים שימור יוצא דופן, אפילו של רקמות בעלי חיים רכות ושבריריות", אמר ד"ר אנדרסון. "סברנו שאם תנאים אלה, הדומים לאלה של פצלי ברג'ס - תצורה גאולוגית המכילה מאובנים שנחשפה בהרי הרוקי הקנדיים של קולומביה הבריטית בקנדה, כשהפצלים מפורסמים בשל השתמרות יוצאת דופן של הרקמות הרכות של המאובנים שבהם מלפני 508 מיליון שנים (אמצע קמבריון) - התרחשו גם בסלעים מהנאופרוטרוזואיקון, אזי שהמחסור במאובנים יצביע על היעדר אמיתי של בעלי חיים באותה תקופה".
4 צפייה בגלריה
דיקינסוניה, סוג של בעל חיים פרהיסטורי מהביוטה של האדיקר, המתוארך לתקופה שלפני 550-560 מיליון שנה
(צילום: Lidya Tarhan)
כדי לחקור זאת צוות המחקר, שממצאיו פורסמו בכתב העת Trends in Ecology & Evolution, השתמש במגוון טכניקות אנליטיות על דגימות של מרבצי אבן בוץ קמבריוניים מכמעט 20 אתרים, כדי להשוות את אלה המכילים מאובנים דמויי פצלי ברג'ס עם אלה המשמרים רק שרידים מבוססי מינרלים (כגון טרילוביטים). הניתוח מצא שמאובנים עם שימור יוצא דופן מסוג פצלי ברג'ס היו מועשרים במיוחד במינרל חרסית אנטיבקטריאלי בשם ברתיירין (Berthierine).
דגימות בהרכב של לפחות 20% ברתיירין הניבו מאובני פצלי ברג'ס בסביבות 90% מהמקרים. מיפוי מינרלים בקנה מידה מיקרו של מאובני פצלי ברג'ס גילה כי מינרל חרסית אנטיבקטריאלי אחר, הנקרא קאוליניט (Kaolinite), שנקשר ישירות לרקמות מתפוררות בשלב מוקדם, ויצר שכבה מגינה במהלך ההתאבנות. "הנוכחות של מינרלי החרסית הללו הייתה המנבא העיקרי האם סלעים עשויים לאחסן מאובנים דומים לאלה של פצלי ברג'ס. זה מצביע על כך שחלקיקי החרסית פועלים כמחסום אנטיבקטריאלי שמונע מחיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים לפרק חומרים אורגניים", הסביר ד"ר אנדרסון.
לאחר מכן החוקרים יישמו את הטכניקות בהן השתמשו כדי לנתח דגימות ממרבצי אבן בוץ מהנאופרוטרוזואיקון, שעשירים במאובנים רבים. הניתוח גילה שלרובם לא היו ההרכבים הדרושים לשימור דוגמת פצלי ברג'ס. עם זאת, לשלושה מרבצים בנונאווט (קנדה), סיביר (רוסיה) וסבאלברד (נורבגיה) היו קומפוזיציות כמעט זהות לסלעי פצלי ברג'ס מתור הקמבריון.
אף על פי כן, אף אחת מהדגימות משלושת המרבצים הללו לא הכילה מאובנים של בעלי חיים, למרות שסביר להניח שהתנאים היו נוחים לשימורם. "הדמיון בהימצאות חרסית במאובנים בדגימות הנדירות המוקדמות של הנאופרוטרוזואיקון ובמרבצי הקמבריון יוצאי הדופן מצביעים על כך שבשני המקרים, חרסית הייתה צמודה לרקמות מתפוררות, וכי תנאים המתאימים לשימור מסוג פצלי ברג'ס התקיימו בשתי תקופות הזמן. על כן, בעלי חיים לא התפתחו עד הנאופרוטרוזואיקון התחתון, בניגוד להערכות מסוימות של השעון המולקולרי", אמר ד"ר אנרסון.
המחקר מציע גיל מקסימלי אפשרי למקורם של בעלי חיים - כ-789 מיליון שנים - הגיל המוערך הצעיר ביותר של תצורת סבאלברד. החוקרים מתכוונים כעת לחפש מרבצי נאופרוטרוזואיקון צעירים יותר ויותר עם תנאים לשימור פצלי ברג'ס, על מנת לאשר את גיל הסלעים שבהם חסרים בעלי חיים בתיעוד המאובנים ולהוכיח כי הם באמת נעדרו ולא כי התנאים לא אפשרו להם להתאבן. "מיפוי ההרכבים של הסלעים יאפשר להבין את טבעו של תיעוד המאובנים החריג באופן שמעולם לא נעשה קודם לכן. בסופו של דבר, זה יכול לעזור לקבוע כיצד תיעוד המאובנים עשוי להיות מוטה לשימור מינים ורקמות מסוימים, ולשנות את התפיסה לגבי המגוון הביולוגי על פני תקופות גיאולוגיות שונות", סיכם ד"ר אנרסון.
