Si pensa che la vita animale sia sorta per la prima volta durante il periodo Ediacarano, tra 635 e 541 milioni di anni fa, ma questi organismi somigliavano poco agli animali che conosciamo oggi. Questo ha portato alcuni scienziati a credere che potrebbero non essere stati affatto animali, e invece ammontavano a esperimenti falliti nell'evoluzione multicellulare.

I resti di queste strane creature, la maggior parte dei quali non ha evidenza di un sistema circolatorio o digestivo, in gran parte svanito dal record rock all'inizio del periodo Cambriano, 541 milioni di anni fa. Mettere insieme un'immagine dell'ambiente ediacarano è la chiave per capire di più su questi enigmatici macro-organismi. Un gruppo di ricerca sta rivelando il paleoambiente di questo periodo di tempo studiando la remota Formazione Khatyspyt, una serie di rocce sedimentarie sopra il Circolo Polare Artico in Siberia che furono deposte quando l'area era un ambiente marino poco profondo.

Il geologo Huan Cui dell'Università del Wisconsin-Madison e colleghi discutono le loro scoperte in un recente articolo, "Distribuzione redox-dipendente dei primi macro-organismi:prove dalla formazione terminale Ediacaran Khatyspyt nella Siberia artica, "pubblicato sulla rivista Paleogeografia, Paleoclimatologia, Paleoecologia .

Gli animali di Ediacara erano di corpo molle, senza conchiglie né scheletri, e i loro fossili sono più tipicamente conservati come stampi o calchi, come impronte sulla sabbia. Fossili di Ediacara sono stati scoperti in rocce sedimentarie a grana fine come arenaria, che fa un pessimo lavoro nel preservare le informazioni paleoambientali. Nella Formazione Khatyspyt, però, alcuni dei fossili sono sepolti in calcari ben conservati, che fa un buon lavoro nel registrare il mondo antico di queste creature.

I cambiamenti paleoambientali attraverso la successione rocciosa possono essere studiati mediante chemostratigrafia, che esamina i cambiamenti nella composizione chimica delle rocce nel tempo durante la loro formazione. Gli scienziati hanno esaminato i minerali in queste rocce, compresa la pirite, o "oro degli sciocchi, " per misurare la composizione dell'isotopo di zolfo attraverso 130 metri verticali della Formazione Khatyspyt. La pirite viene studiata in quanto fornisce indizi sui microbi che l'hanno prodotta, e alla disponibilità sia di cibo che di solfato, che sono necessari per alimentare le loro attività metaboliche.

Le rocce in fondo al mucchio sono più vecchie di quelle in cima, così studiando come la chimica dello zolfo è cambiata attraverso la successione delle rocce ha informato Cui e i suoi colleghi sulle variazioni ambientali nel tempo. Questi ricercatori hanno trovato una drammatica anomalia nell'abbondanza di isotopi di zolfo (sapori di zolfo atomico che differiscono per il numero di neutroni che aggiungono peso all'elemento) nei vari strati, con la più alta concentrazione dell'isotopo pesante (con più neutroni) nei tratti superiori della formazione e il più basso nella parte inferiore del mucchio sedimentario.

L'anomalia dell'isotopo di zolfo si allinea sorprendentemente bene con i reperti fossili conservati di Ediacara biotas. I 45 metri di roccia più bassi sono per lo più privi di fossili, mentre le regioni superiori, dove la concentrazione di isotopi di zolfo pesante è più alta, ne pullula. Gli scienziati ipotizzano che gli isotopi di zolfo leggero nella parte inferiore della successione rocciosa siano molto probabilmente dovuti alla proliferazione di microbi anaerobici che vivevano nell'acqua anossica (senza ossigeno) nel bacino. Questi microbi avrebbero cambiato la chimica dell'acqua producendo acido solfidrico tossico, che lo renderebbe inabitabile per la vita animale.

"Ipotizziamo che i valori fortemente negativi (isotopi di zolfo) nella parte inferiore della successione si riferiscano a condizioni anossiche in cui i microbi potrebbero vivere nella colonna d'acqua, " ha spiegato il ricercatore principale, Jay Kaufman. "Poiché il processo forma solfuro, sospettiamo che si sia accumulato nella colonna d'acqua profonda con conseguente condizioni euxiniche (solfidiche)."

L'acqua eusinica creata a causa di questi microbi anaerobici ha troppo solfuro e troppo poco ossigeno perché possa esistere la vita animale, il che spiega perché non sono stati trovati fossili animali nella parte inferiore della formazione. "Queste condizioni euxiniche potrebbero essere state migliorate dall'erosione chimica, dove i solfati sono stati portati negli oceani, che divenne così combustibile per i microbi, " disse Cui.

A 45 metri sopra la base della Formazione Khatyspyt, condizioni ambientali apparentemente cambiate, e iniziano ad apparire i fossili di Ediacara. È a questo punto che gli isotopi di zolfo diventano progressivamente pesanti, che potrebbe essere stato il risultato di meno agenti atmosferici e quindi meno solfato disponibile per l'uso da parte dei microbi.

Il passaggio da condizioni euxiniche a non euxiniche alla fine del periodo ediacarano permise agli animali ediacarani di colonizzare l'oceano ora più ossidato e abitabile, nonostante un livello complessivo di ossigeno nell'atmosfera e negli oceani molto inferiore a quello odierno.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.