È probabile che i livelli di ossigeno nell'atmosfera terrestre abbiano "fluttuato selvaggiamente" 1 miliardo di anni fa, creando condizioni che avrebbero potuto accelerare lo sviluppo della prima vita animale, secondo una nuova ricerca.

Gli scienziati ritengono che l'ossigeno atmosferico si sia sviluppato in tre fasi, a partire da quello che è noto come il Grande Evento di Ossidazione circa 2 miliardi di anni fa, quando l'ossigeno apparve per la prima volta nell'atmosfera. La terza fase, circa 400 milioni di anni fa, ha visto l'ossigeno atmosferico salire a livelli che esistono oggi.

Ciò che è incerto è ciò che accadde durante la seconda fase, in un'epoca nota come Era Neoproterozoica, iniziata circa 1 miliardo di anni fa e durata circa 500 milioni di anni, durante i quali emersero le prime forme di vita animale.

Le domande a cui gli scienziati hanno cercato di rispondere sono:c'è stato qualcosa di straordinario nei cambiamenti dei livelli di ossigeno nell'era neoproterozoica che potrebbe aver giocato un ruolo fondamentale nella prima evoluzione degli animali? I livelli di ossigeno sono aumentati improvvisamente o c'è stato un aumento graduale?

Tracce fossili di animali primitivi, noti come biota di Ediacaran, organismi multicellulari che richiedevano ossigeno, sono state trovate in rocce sedimentarie di età compresa tra 541 e 635 milioni di anni.

Per cercare di rispondere alle domande, un gruppo di ricerca dell'Università di Leeds, sostenuto dalle Università di Lione, Exeter e UCL, ha utilizzato misurazioni delle diverse forme di carbonio, o isotopi di carbonio, che si trovano nelle rocce calcaree prelevate da mari poco profondi. Sulla base dei rapporti isotopici dei diversi tipi di carbonio trovati, i ricercatori sono stati in grado di calcolare i livelli di fotosintesi che esistevano milioni di anni fa e di dedurre i livelli di ossigeno atmosferico.

Come risultato dei calcoli, sono stati in grado di produrre una registrazione dei livelli di ossigeno nell'atmosfera negli ultimi 1,5 miliardi di anni, che ci dice quanto ossigeno si sarebbe diffuso nell'oceano per sostenere la prima vita marina.

Il dottor Alex Krause, un modellatore biogeochimico che ha completato il suo dottorato di ricerca. nella School of Earth and Environment di Leedsand è stato lo scienziato principale del progetto, ha affermato che i risultati offrono una nuova prospettiva sul modo in cui i livelli di ossigeno stavano cambiando sulla Terra.

Ha aggiunto:"La Terra primordiale, per i primi 2 miliardi di anni della sua esistenza, era anossica, priva di ossigeno atmosferico. Poi i livelli di ossigeno hanno iniziato a salire, cosa nota come il Grande Evento di Ossidazione.

"Finora, gli scienziati avevano pensato che dopo il Grande Evento di Ossidazione, i livelli di ossigeno fossero bassi e poi aumentati appena prima di vedere evolversi i primi animali, oppure che i livelli di ossigeno fossero stati alti per molti milioni di anni prima che arrivassero gli animali.

"Ma il nostro studio mostra che i livelli di ossigeno erano molto più dinamici. C'è stata un'oscillazione tra alti e bassi livelli di ossigeno per molto tempo prima che emergessero le prime forme di vita animale. Stiamo assistendo a periodi in cui l'ambiente oceanico, dove vivevano i primi animali, sarebbe ha avuto ossigeno in abbondanza, e poi periodi in cui non lo fa.

Il dottor Benjamin Mills, che guida l'Earth Evolution Modeling Group a Leeds e ha supervisionato il progetto, ha affermato:"Questo cambiamento periodico delle condizioni ambientali avrebbe prodotto pressioni evolutive in cui alcune forme di vita potrebbero essersi estinte e potrebbero emergerne di nuove".

Il dottor Mills ha affermato che i periodi di ossigenazione hanno ampliato quelli che sono noti come "spazi abitabili", parti dell'oceano in cui i livelli di ossigeno sarebbero stati sufficientemente elevati da supportare le prime forme di vita degli animali.

Ha detto:"Nella teoria ecologica è stato proposto che quando si dispone di uno spazio abitabile che si espande e si contrae, questo può supportare rapidi cambiamenti nella diversità della vita biologica.

"Quando i livelli di ossigeno diminuiscono, c'è una forte pressione ambientale su alcuni organismi che potrebbe portare all'estinzione. E quando le acque ricche di ossigeno si espandono, il nuovo spazio consente ai sopravvissuti di raggiungere il dominio ecologico.

"Questi spazi abitabili ampliati sarebbero durati milioni di anni, dando molto tempo allo sviluppo degli ecosistemi".

La ricerca è pubblicata su Science Advances .