פליאונטולוגים זיהו מין חדש של אצות, פרוטוקודיום סיננס (Protocodium sinense). לדברי החוקרים, המין הזה קדם למוצאם של צמחי היבשה ובעלי החיים המודרניים, ומספק תובנה חדשה לגבי הגיוון המוקדם של ממלכת הצמחים.
מאובן זה, בן 541 מיליון שנים, שהתגלה באתר בסין, הוא האצה הירוקה הראשונה והעתיקה ביותר מתקופה זו, ששמרה על מבנה תלת ממדי, מה שמאפשר לחוקרים לבחון את המבנה הפנימי שלה ברזולוציות מדויקות חסרות תקדים. המחקר, שהתפרסם בכתב העת BMC Biology, פותח צוהר לעולם של חידות אבולוציוניות, אותן מדענים רק מתחילים לפענח.
3 צפייה בגלריה
תמונה משולבת המציגה את השכבות של אצת Protocodium sinense, מהחיצונית ביותר (משמאל) לפנימית ביותר
(צילום: Cédric Aria)
"פרוטוקודיום שייך לשושלת ידועה של אצות ירוקות ויש לו ארכיטקטורה מודרנית מפתיעה, מה שמראה שאצות אלה היו מגוונות מאוד לפני סוף תקופת האדיאקרן - טווח זמן גיאולוגי לפני 635 עד 541 מיליון שנים - שבו חלו שינויים גיאולוגיים וביולוגיים, לרבות המעבר מכוכב לכת שנשלט ברובו על ידי אורגניזמים מיקרוסקופיים, לעולם קמבריון שופע בעלי חיים", אמר אחד ממחברי המחקר, סדריק אריה, עמית פוסט-דוקטורט במחלקה לאקולוגיה וביולוגיה אבולוציונית בפקולטה לאומנויות ומדעים באוניברסיטת טורונטו, היושבת בסמוך למוזיאון המלכותי של אונטריו. "הגילוי של אצה זו נוגע במקורה של ממלכת הצמחים כולה ומשחזר את האורגניזמים שקדמו לפיצוץ הקמבריון לפני למעלה מחצי מיליארד שנה, כאשר הופיעו המערכות האקולוגיות המודרניות הראשונות בעולם".
מאובני הפרוטוקודיום שהתגלו זה עתה, נמצאו על ידי צוות בהובלתם של הונג הואה, פרופ' לגיאולוגיה, ועמיתו שו צ'אי, חוקר פוסט-דוקטורט, שניהם מאוניברסיטת נורת'וווסט בשיאן שבסין. מדובר בחלק מהביוטה של גאוג'יאשאן (Gaojiashan biota), השם שניתן לקבוצה משמעותית של מאובנים שהשתמרו בצורה יוצאת דופן, בתצורת דנג'ינג (Dengying Formation) בדרום מחוז שאאנשי (Shaanxi). למעשה, ב-20 השנים האחרונות, תצורה גיאולוגית זו הניבה מינים מאובנים חשובים המתעדים את סוף תקופת האדיאקרן לפני 541 מיליון שנה.
3 צפייה בגלריה
עץ חיים המראה את הקשר של אצת הפרוטוקודיום ואצות ירוקות אחרות, לשושלות עיקריות אחרות של צמחים
(צילום: Cédric Aria)
אורגניזמים וחלקיהם שאינם סופגים מינרלים - שלא כמו קונכיות או עצמות - דורשים תנאים יוצאי דופן לשימור. במקרה זה, המאובנים השלמים והפרטים התאיים העדינים שלהם השתמרו באופן תלת ממדי עקב החלפת החומר האורגני המקורי שלהם בפוספט. אופן השימור הזה נתן לחוקרים את האפשרות להשתמש בטכניקות שונות כגון מיקרוסקופ אלקטרונים וקרני רנטגן, על מנת לחתוך את המאובן, לחשוף את המבנה הפנימי שלו ובסופו של דבר לזהות אותו כקרוב משפחה של אצות הקודיום המודרנית, סוג של אצת ים בצבע ירוק כהה, שגובהן נע בין 10 ל-40 ס"מ ועוביין רב באופן יחסי. מאובני הפרוטוקודיום הם כדורים קטנים ברוחב של חצי מ"מ, כמו גרגרי אבקה גדולים, המכוסים בהמון כיפות קטנות יותר. הודות לבדיקת התלת ממד, החוקרים קבעו שהמשטח הכיפתי הוא חלק מתא מורכב ויחיד המכיל חוטים דקים הנקראים סיפונים. למעשה, מורפולוגיה זו אופיינית לאצות חד-תאיות מודרניות מסוימות, המכילות גרעיני תא רבים.
הגילוי של אצות הפרוטוקודיום סיננס יחייב עבודה במשנה זהירות בעת זיהוי מאובנים גנריים מתקופת האדיאקרן, ועשוי לרמוז על כך שאורגניזמים כמו אצות הקודיום הן למעשה עתיקים יותר ואף נפוצים הרבה יותר. עוברי המאובנים המפורסמים של דושנטואו (Doushantuo) שבדרום סין, אשר השתמרו גם הם בתלת ממד, עמדו בלב הוויכוח על מקורן של קבוצות בעלי חיים מסוימות. שלבים ספציפיים של חלק מהעוברים דמויי החיות הללו דומים מבחוץ לאצות הפרוטוקודיום החד תאיות, אך חיתוך תלת ממדי גילה כי הם מורכבים מתאי רבים. מצד שני, מאובנים עגולים דו ממדיים רבים בעלי זיקה לא ודאית של אצות למשל, ידועים גם מתקופת האדיאקרן ואף מתקופות קדומות יותר, אך בפירוט דל יותר. "אנחנו יודעים שמאובנים דמויי אצות הם בני מיליארד שנה לפחות", אמר צ'אי. "עד כה, שימור דו ממדי שטוח ומגורען הקשה על זיהוי רב יותר של מבנים מורפולוגיים כלליים".
3 צפייה בגלריה
תמונות של אצת Protocodium sinense באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים (A) וטומוגרפיה ממוחשבת של קרני רנטגן (B-D), שחושפות את המבנה הפנימי שלה
(צילום: Shu Chai, Cédric Aria and Hong Hua)
אצות ירוקות הן אורגניזמים פוטוסינתטיים, מה שאומר שהן ממירות אור ופחמן דו חמצני לסוכרים וחמצן. לכן, הן היו ככל הנראה יסודות חשובים למערכות האקולוגיות המוקדמות של כדור הארץ, והמחקר מצביע על כך שאצות ירוקות כבר פעלו במים הרדודים של העולם כממחזרי פחמן דו חמצני ומפיקי חמצן לפני הפיצוץ הקמבריוני. מלבד גודלה הקטן יותר, אצת הפרוטוקודיום נראית זהה באופן מפתיע לאצת הקודיום הירוקות והמודרנית, שנמצאות במים הימיים ברחבי העולם. סוגים מסוימים של אצה זו הינם פולשניים ידועים לשמצה - כמו למשל תת-המין Codium tomentosoides, המכונה "אצבעות אדם מת" בשל מראהו, המתפשט יחד עם רכיכות המשמשות לצרכים מסחריים.
מנקודת מבט אבולוציונית, אצות ירוקות כמו אצת הפרוטוקודיום העתיקה וצמחי עובר (הנקראים גם צמחי יבשה ומהווים תת-ממלכה גדולה בממלכת הצומח) חולקים אב קדמון משותף שחשבו שהוא בן כמיליארד עד מיליארד וחצי שנים, אך כעת ככל הנראה מתגלה כקדום יותר - כשהממצא לפיו אצת הפרוטוקודיום כה קרובה לאצות המודרניות, לוקחות אחורה בזמן את כל ההיסטוריה של ממלכת הצמחים. "מדהים לגלות שאורגניזם כזה נשאר כמעט ללא שינוי במשך 540 מיליון שנים לפחות", אמר אריה. "האבולוציה הניעה אותו לעבר אזור הסתגלות יציב ומוצלח, עד כדי כך שבימינו אצות הקודיום מנצלות את הסחר העולמי כדי להתחרות בקלות על מיני אצות אחרים".
