Ricerca condotta dall'Università di St Andrews e pubblicata ieri (lunedì 6 febbraio) in Natura – fornisce nuove informazioni su come la vita si è evoluta insieme ai cambiamenti nella chimica della superficie terrestre. Questi ricercatori hanno esaminato le registrazioni geochimiche del "Grande evento di ossidazione" della Terra 2,3 miliardi di anni fa, e ha catturato per la prima volta la risposta del ciclo dell'azoto a questa importante transizione nell'ambiente della superficie terrestre.

Lo studio, che è stato guidato dal dottor Aubrey Zerkle della School of Earth &Environmental Sciences di St Andrews, colma una lacuna di circa 400 milioni di anni nelle registrazioni geochimiche di un drammatico cambiamento avvenuto a metà della storia della Terra, quando l'ossigeno (O2) si è accumulato per la prima volta nell'atmosfera.

Il dott. Zerkle ha spiegato:"Il "Grande evento di ossidazione" è stato probabilmente il cambiamento ambientale più drammatico nella storia della Terra. È stato fondamentale per lo sviluppo dell'ambiente ospitale che abitiamo oggi, in quanto era un prerequisito per l'evoluzione degli animali che richiedono universalmente O2 per vivere.

"Sconvolgimenti catastrofici nelle condizioni della superficie del passato come questi forniscono una finestra fondamentale per gli scienziati della Terra per studiare come la biosfera risponde ai cambiamenti ambientali. Comprendere come la vita su questo pianeta ha risposto ai cambiamenti geochimici in passato ci aiuterà a prevedere più chiaramente la risposta a cambiamenti futuri, compreso il riscaldamento climatico della Terra. Informerà anche la nostra ricerca di pianeti abitabili in altri sistemi solari».

‌I nuclei di roccia studiati dalla dottoressa Zerkle e dai suoi colleghi, dalla National Core Library di Donkerhoek, Sud Africa, sono stati recentemente utilizzati per datare il verificarsi del Grande Evento di Ossidazione, e offrire approfondimenti chiave su come questo evento ha influenzato la disponibilità di azoto. L'azoto è un elemento essenziale in tutti gli organismi viventi, necessaria per la formazione delle proteine, aminoacidi, DNA e RNA. Come "nutriente" chiave l'azoto controlla quindi la produttività primaria globale, che a sua volta regola il clima, agenti atmosferici, e la quantità di ossigeno sulla superficie terrestre.

Nonostante l'importanza dell'azoto per la vita, esistevano importanti lacune nelle precedenti registrazioni geochimiche di come il ciclo dell'azoto ha risposto agli eventi critici nella storia della Terra. Il risultato della ricerca del dottor Zerkle è un insieme unico di registrazioni ad alta risoluzione di isotopi di azoto nelle rocce sedimentarie che registrano le condizioni ambientali durante il Grande Evento di Ossidazione. Questi registri dettagliati documentano l'inizio immediato di un ecosistema guidato dai nitrati in stile moderno, apparendo contemporaneamente alla prima evidenza di O2 nell'atmosfera.

Ha spiegato:"I nostri dati mostrano la prima occorrenza di nitrati diffusi, che avrebbe potuto stimolare la rapida diversificazione di organismi complessi, sulla scia dell'ossigenazione globale. Apparentemente i mattoni erano a posto, la domanda che rimane è perché l'evoluzione eucariotica è stata apparentemente bloccata per un altro miliardo o più di anni".

I risultati sono supportati da un recente studio sugli isotopi di selenio nello stesso intervallo di tempo condotto da ricercatori tra cui la dott.ssa Eva Stüeken dell'Università di St Andrews. Il dott. Stüeken e colleghi hanno scoperto che il ciclo del selenio è stato perturbato in un modo che può essere spiegato solo da un'espansione dell'ossigeno nell'oceano superficiale, sufficiente per generare nitrati e potenzialmente supportare la vita complessa. Il dottor Andrey Bekker di UC-Riverside, che è coautore di entrambi gli studi, ha spiegato:"Ora sappiamo che le condizioni redox erano favorevoli all'evoluzione della vita complessa immediatamente dopo il Grande Evento di Ossidazione. La domanda è se gli eucarioti non si sono evoluti nel Paleoproterozoico iniziale, quali sono gli altri controlli intrinseci che determinano l'evoluzione della vita?"