Στρώματα ιζημάτων από τα βάθη της θάλασσας εμφανίζουν σπάνιες μικροβιακές «ρυτιδωτές» δομές , οι οποίες σχηματίστηκαν σε περιβάλλοντα όπου το ηλιακό φως δεν φτάνει ποτέ. Η Δρ. Rowan Martindale, παλαιοοικολόγος και γεωβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν, έκανε πεζοπορία στην Κοιλάδα του Νταντές (Dadès Valley) στα Όρη του Κεντρικού Υψηλού Άτλαντα στο Μαρόκο, όταν μια ασυνήθιστη λεπτομέρεια στους βράχους την έκανε να σταματήσει.
Η ίδια και η ομάδα της, συμπεριλαμβανομένου του Stéphane Bodin από το Πανεπιστήμιο του Άαρχους, διέσχιζαν το τραχύ τοπίο για να ερευνήσουν την οικολογία αρχαίων συστημάτων υφάλων που κάποτε βρίσκονταν κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Η πρόσβαση σε αυτούς τους υφάλους σήμαινε τη διέλευση από αλλεπάλληλα στρώματα τουρβιδιτών (turbidites), ιζημάτων που άφησαν πίσω τους ισχυρές υποθαλάσσιες ροές συντριμμιών.
Οι τουρβιδίτες συχνά διατηρούν σημάδια κυματισμού (ripple marks), αλλά η Martindale παρατήρησε κάτι άλλο πάνω από αυτά τα σημάδια. Η επιφάνεια εμφάνιζε μικρές, ακανόνιστες πτυχώσεις που δεν ταίριαζαν με αυτό που περίμενε να δει.
Ένα απροσδόκητο μοτίβο στους βράχους
«Καθώς ανεβαίναμε αυτούς τους τουρβιδίτες, κοίταζα γύρω μου και αυτό το υπέροχα κυματιστό επίπεδο στρώσης μου τράβηξε την προσοχή», λέει η Martindale . «Είπα: “Stéphane , πρέπει να έρθεις πίσω εδώ. Αυτές είναι ρυτιδωτές δομές !”»
Οι δομές αυτές (wrinkle structures) είναι μικρές προεξοχές και ρηχές κοιλότητες, μεγέθους από χιλιοστά έως εκατοστά, που μπορούν να αναπτυχθούν σε αμμώδεις πυθμένες όταν άλγη ή μικρόβια αναπτύσσονται σχηματίζοντας τάπητες ή συσσωματωμένα στρώματα. Αυτές οι εύθραυστες υφές συνήθως εξαφανίζονται όταν τα ζώα αναδεύουν το ίζημα.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σπάνιες σε πετρώματα νεότερα των 540 εκατομμυρίων ετών, εποχή μετά την οποία η ζωική ζωή διαφοροποιήθηκε γρήγορα και άρχισε να διαταράσσει τις επιφάνειες του θαλάσσιου πυθμένα πιο έντονα. Στα σύγχρονα περιβάλλοντα, οι δομές αυτές συνδέονται συχνότερα με ρηχές παλιρροϊκές ζώνες όπου μπορούν να αναπτυχθούν φωτοσυνθετικά άλγη.
Το πρόβλημα ήταν ότι οι τουρβιδίτες που μελετούσε η Martindale σχηματίστηκαν σε νερά πολύ βαθιά για να εισχωρήσει το ηλιακό φως, τουλάχιστον 180 μέτρα κάτω από την επιφάνεια. Αυτό το βάθος αποκλείει το ίδιο είδος φωτοσυνθετικών αλγών που συνήθως παράγουν ρυτιδωτές δομές ρυτίδωσης σήμερα.
Προγενέστερες αναφορές για δομές ρυτίδωσης σε αρχαία αποθέματα τουρβιδιτών είχαν επίσης αμφισβητηθεί, ενισχύοντας τον σκεπτικισμό. Επιπλέον, αυτά τα πετρώματα ήταν ηλικίας μόλις 180 εκατομμυρίων ετών, μια εποχή κατά την οποία οι βιότοποι του θαλάσσιου πυθμένα διαταράσσονταν ευρέως από ζώα, καθιστώντας απίθανη τη διατήρηση τέτοιων ευαίσθητων χαρακτηριστικών. Τα πάντα σχετικά με το περιβάλλον υποδήλωναν ότι οι υφές αυτές δεν θα έπρεπε να έχουν επιβιώσει, και η Martindale γνώριζε ότι θα έπρεπε να εξετάσει τα στοιχεία πολύ προσεκτικά προτού εμπιστευτεί αυτό που είχε βρει.
«Ας εξετάσουμε κάθε μεμονωμένο αποδεικτικό στοιχείο που μπορούμε να βρούμε για να βεβαιωθούμε ότι πρόκειται για δομές ρυτίδωσης σε τουρβιδίτες», λέει η Martindale, επειδή οι δομές αυτές, που συνήθως έχουν φωτοσυνθετική προέλευση, «δεν θα έπρεπε να βρίσκονται σε αυτό το περιβάλλον βαθέων υδάτων».
Ελέγχοντας τα στοιχεία
Όταν η ομάδα εξέτασε προσεκτικά τα γεωλογικά στοιχεία και διαπίστωσε ότι τα στρώματα ιζημάτων ήταν πράγματι τουρβιδίτες, το επόμενο βήμα ήταν να βεβαιωθούν ότι οι υφές που παρατήρησαν ήταν οπωσδήποτε βιοτικές «ρυτίδες». Η ανάλυση αποκάλυψε ότι τα στρώματα ακριβώς κάτω από τις ρυτίδες περιείχαν αυξημένα επίπεδα άνθρακα — ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα βιοτικής προέλευσης.
Επιπλέον, βίντεο από τηλεκατευθυνόμενα υποβρύχια που λήφθηκαν από τον θαλάσσιο πυθμένα πολύ κάτω από τη φωτική ζώνη, έδειξαν ότι οι μικροβιακοί τάπητες θα μπορούσαν να σχηματιστούν από χημειοσυνθετικά βακτήρια — βακτήρια που αντλούν ενέργεια από χημικές αντιδράσεις και όχι από το φως.
Ο συνδυασμός των στοιχείων από το γεωλογικό περιβάλλον, τη χημεία και τα σύγχρονα ανάλογα έπεισε την ομάδα ότι είχαν καταγράψει χημειοσυνθετικές δομές ρυτίδωσης στο αρχείο των πετρωμάτων. Διαπίστωσαν ότι οι τουρβιδίτες μεταφέρουν μαζί τους θρεπτικά συστατικά και οργανική ύλη, μειώνοντας τα επίπεδα οξυγόνου και δημιουργώντας κατάλληλες συνθήκες για τη χημειοσυνθετική ζωή.
Στη συνέχεια, κατά τις περιόδους ηρεμίας μεταξύ των αποθέσεων τουρβιδιτών, αυτά τα βακτήρια σχηματίζουν τάπητες πάνω από το ίζημα, οι οποίοι ακολούθως «ρυτιδώνουν», παίρνοντας τη χαρακτηριστική υφή που παρατήρησε η Martindale στο Μαρόκο. Συνήθως, ο επόμενος τουρβιδίτης διαβρώνει και παρασύρει τον τάπητα, αλλά κάθε τόσο, οι τάπητες και οι ρυτιδώσεις τους διατηρούνται.
Συνέπειες για την αναζήτηση της πρώιμης ζωής
Στο μέλλον, η Martindale ελπίζει να διεξαγάγει εργαστηριακά πειράματα για να διερευνήσει πώς θα μπορούσαν να σχηματιστούν αυτές οι δομές εντός των τουρβιδιτών. Ελπίζει επίσης ότι αυτά τα ευρήματα θα ωθήσουν άλλους ερευνητές να συμπεριλάβουν τους χημειοσυνθετικούς τάπητες σε ένα επιστημονικό μοντέλο που προηγουμένως προέβλεπε μόνο φωτοσυνθετική προέλευση για τις ρυτιδωτές δομές.
Έτσι, οι γεωλόγοι θα μπορούσαν να αναζητήσουν δομές ρυτίδωσης σε νέα μέρη που προηγουμένως είχαν αποκλειστεί ως άκαρπα περιβάλλοντα στην αναζήτηση για την πρώιμη ζωή στη Γη. «Οι δομές ρυτίδωσης είναι πραγματικά σημαντικά αποδεικτικά στοιχεία στην πρώιμη εξέλιξη της ζωής», λέει η Martindale. Αγνοώντας την πιθανή παρουσία τους στους τουρβιδίτες, «ίσως να χάνουμε ένα βασικό κομμάτι της ιστορίας της μικροβιακής ζωής».
