Centinaia di milioni di anni prima che ci fosse una gallina o un uovo di cui discutere, i primi animali complessi si stavano evolvendo parallelamente ai crescenti livelli di ossigeno della Terra.

Ma cosa è venuto prima:animali o ossigeno?

Quella domanda è il tema centrale di un numero speciale di Argomenti emergenti nelle scienze della vita pubblicato il 28 settembre da Portland Press. Intitolato "La prima terra e l'ascesa della vita complessa, " il numero è stato curato da Timothy Lyons di UC Riverside, un illustre professore di biogeochimica, insieme alla professoressa dell'UCR Mary Droser e alla ricercatrice post-dottorato Kimberly Lau, e Susanna Porter, un professore all'Università di Santa Barbara. Molti dei 18 articoli inclusi nella raccolta sono stati scritti o co-autori di ricercatori dell'UCR.

Mentre i reperti geologici e fossili suggeriscono che la formazione di vita complessa e l'ossigenazione del pianeta sono progredite di pari passo, i dettagli sulla possibile relazione causa-effetto sono ancora oscuri e dibattuti. L'aumento dei livelli di ossigeno negli oceani e nell'atmosfera ha guidato la formazione di forme di vita complesse? erano indipendenti, o l'eventuale comparsa e proliferazione di vita complessa ha invece provocato un aumento dell'ossigeno?

"Anche se queste domande rimangono in gran parte senza risposta in questo momento, questa raccolta curata offre uno sguardo aggiornato sulla relazione tra i primi organismi e i loro ambienti attraverso l'obiettivo di un gruppo eterogeneo di scienziati che utilizzano una varietà di metodi all'avanguardia, " ha detto Lione.

L'ossigeno iniziò ad accumularsi negli oceani e nell'atmosfera 2,3-2,4 miliardi di anni fa durante il Grande Evento di Ossidazione. Entro 1,8 miliardi di anni fa, i livelli di ossigeno erano scesi a livelli intermedi, dove sono rimasti stabili per un altro miliardo di anni, soprannominato "il miliardo noioso" dagli scienziati. Circa 800 milioni di anni fa, i livelli probabilmente sono aumentati di nuovo, e i primi animali si sono evoluti poco dopo.

Un articolo di Scott Evans, uno studente laureato nel laboratorio di Droser, presenta prove che suggeriscono un altro aumento dell'innovazione catalizzata dall'ossigeno nella vita animale. Studiando animali fossili di 550-560 milioni di anni fa, durante la cosiddetta era Ediacara, Evans ha mostrato che i primi animali della Terra, che erano creature oceaniche che "respiravano" per diffusione, evoluto per essere più grande. Ciò significava che una frazione inferiore delle loro cellule entrava in contatto con le acque circostanti durante un periodo di aumento dell'ossigeno e diventava di nuovo più piccola durante una diminuzione transitoria.

"Questa relazione suggerisce che un aumento dei livelli di ossigeno potrebbe aver fornito l'ambiente necessario per la diversificazione di piani corporei complessi ed ecologie energeticamente esigenti, " ha detto Lione.

Non tutti nella serie concordano sul fatto che un aumento dell'ossigeno sia stata la chiave del successo dei nostri primi antenati. Daniel Mills dell'Università della Danimarca meridionale avverte che la relazione tra l'evoluzione della vita complessa e l'aumento dell'ossigenazione rimane aperta alla discussione. Forse, egli propone, l'emergere degli animali potrebbe essere stato basato su "vincoli di sviluppo interni, " intendendo il tempo impiegato dagli animali con sofisticati macchinari cellulari governati da una genetica complessa per evolversi indipendentemente dai cambiamenti ambientali.

"I lettori non lasceranno questa raccolta con un'unica risposta chiara, " disse Lyons. "Invece, il nostro obiettivo era quello di fornire loro una visione aggiornata dei dibattiti chiave sull'evoluzione della prima vita complessa e del cambiamento ambientale, l'intero contesto che si cela dietro le domande e le incertezze, e il lavoro che resta da fare".