La vita sulla Terra ha avuto una storia lunga e turbolenta. Gli scienziati stimano che circa 4 miliardi di anni fa, appena 500 milioni di anni dopo la formazione del pianeta Terra, sorsero le prime forme di vita monocellulari. Secondo l'Egeo Archeano (da 4 a 2,5 miliardi di anni fa), si ritiene che siano emerse forme di vita multicellulari. Mentre l'esistenza di tali organismi (Archaea) è stata dedotta dagli isotopi di carbonio trovati nelle rocce antiche, le prove fossili sono rimaste sfuggenti.
Tutto è cambiato, grazie a un recente studio condotto da un team di ricercatori dell'UCLA e dell'Università del Wisconsin-Madison. Dopo aver esaminato antichi campioni di roccia provenienti dall'Australia occidentale, il team ha stabilito che contenevano i resti fossilizzati di diversi organismi che hanno 3.465 miliardi di anni. Combinato con la recente ondata di scoperte di esopianeti, questo studio rafforza la teoria che la vita è abbondante nell'Universo.
Lo studio, intitolato "Le analisi SIMS del più antico assemblaggio noto di microfossili documentano le loro composizioni di isotopi di carbonio correlati al taxon", è apparso recentemente nella Atti della National Academy of Sciences. Come indicato dal team di ricerca, il loro studio consisteva in un'analisi isotopica del carbonio di 11 fossili microbici tratti dall'apex Chert dell'Australia occidentale di circa 3.465 milioni di anni fa.
Questi 11 fossili erano di natura diversa e i ricercatori li hanno divisi in cinque gruppi di specie in base alle loro apparenti funzioni biologiche. Mentre due dei campioni fossili sembrano aver eseguito una forma primitiva di fotosintesi, un altro apparentemente ha prodotto gas metano. I restanti due sembrano essere stati consumatori di metano, che hanno usato per costruire e mantenere le loro pareti cellulari (proprio come il modo in cui i mammiferi usano il grasso).
Come J. William Schopf - professore di paleobiologia presso l'UCLA College e autore principale dello studio - ha indicato in un comunicato stampa della UCLA Newsroom:
“Entro 3.465 miliardi di anni fa, la vita era già diversa sulla Terra; questo è chiaro: fotosintetizzatori primitivi, produttori di metano, utenti di metano. Questi sono i primi dati che mostrano gli organismi molto diversi in quel momento nella storia della Terra, e le nostre ricerche precedenti hanno dimostrato che c'erano anche consumatori di zolfo 3,4 miliardi di anni fa.
Questo studio, che è il più dettagliato mai condotto su microrganismi conservati come antichi fossili, si basa sul lavoro che Schopf e i suoi associati svolgono da oltre due decenni. Nel 1993, Schopf e un altro gruppo di ricercatori hanno condotto uno studio che per primo ha descritto questi tipi di fossili. Questo è stato seguito nel 2002 da un altro studio che ha dimostrato la loro origine biologica.
In questo ultimo studio, Schopf e il suo team hanno stabilito che tipo di organismi sono e quanto sono complessi. Per fare questo, hanno analizzato i microrganismi usando una tecnica chiamata spettroscopia di massa di ioni secondari (SIMS), che rivela il rapporto tra carbonio-12 e carbonio-13. Mentre il carbonio-12 è stabile e il tipo più comune trovato in natura, il carbonio-13 è un isotopo meno comune ma allo stesso modo stabile che viene utilizzato nella ricerca di chimica organica.
Separando il carbonio da ciascun fossile nei suoi isotopi costituenti e determinando i loro rapporti, il team è stato in grado di concludere quanto tempo vivevano i microrganismi e come vivevano. Questo compito è stato svolto dai ricercatori del Wisconsin, guidati dal professor John Valley. "Le differenze nei rapporti isotopici del carbonio sono correlate alle loro forme", ha affermato Valley. "I loro rapporti C-13-C-12 sono caratteristici della biologia e della funzione metabolica."
Secondo l'attuale consenso scientifico, la fotosintesi avanzata non si era ancora evoluta e l'ossigeno non sarebbe apparso sulla Terra fino a 500 milioni di anni dopo. Entro 2 miliardi di anni fa, le concentrazioni di ossigeno gassoso hanno iniziato ad aumentare rapidamente. Ciò significa che questi fossili, circa all'incirca 1 miliardo di anni dopo la formazione della Terra, sarebbero vissuti in un momento in cui il loro era poco ossigeno nell'atmosfera.
Dato che l'ossigeno sarebbe velenoso per questi tipi di fotosintetizzatori primitivi, oggi sono piuttosto rari. In verità, possono essere trovati solo in luoghi in cui c'è luce sufficiente ma senza ossigeno, qualcosa che raramente si trova in combinazione. Inoltre, le rocce stesse sono state una fonte di grande interesse poiché la durata media della vita della roccia esposta sulla superficie terrestre è di circa 200 milioni di anni.
Quando Shopf iniziò la sua carriera, i campioni di roccia più antichi conosciuti avevano 500 milioni di anni. Ciò significa che le rocce portanti fossili che lui e il suo team hanno esaminato sono vecchie quanto le rocce sulla Terra possono ottenere. Trovare la vita fossilizzata in campioni così antichi dimostra che diversi organismi e un ciclo vitale si erano già evoluti sulla Terra dai primi Archaen Eon, qualcosa che gli scienziati sospettavano solo fino a questo punto.
Questi risultati hanno naturalmente implicazioni per lo studio di come e quando la vita è emersa sulla Terra. Oltre la Terra, lo studio ha anche delle implicazioni poiché dimostra che la vita è emersa quando la Terra era ancora molto giovane e in uno stato primitivo. Non è quindi improbabile che un processo simile abbia avuto luogo altrove nell'Universo. Come ha spiegato Schopf:
“Questo ci dice che la vita doveva essere iniziata sostanzialmente prima e conferma che non era difficile per la vita primitiva formarsi e evolversi in microrganismi più avanzati. Ma, se le condizioni sono giuste, sembra che la vita nell'universo dovrebbe essere diffusa. "
Questo studio è stato reso possibile grazie ai finanziamenti forniti dall'Istituto di Astrobiologia della NASA. Guardando al futuro, Schopf ha indicato che la stessa tecnologia utilizzata per datare questi fossili sarà probabilmente usata per studiare le rocce riportate dalla missione con equipaggio della NASA su Marte. Prevista per gli anni 2030, questa missione prevede il recupero di campioni ottenuti da Mars 2020 Rover e riportandoli sulla Terra per l'analisi.
