I ricercatori hanno scoperto i più antichi fossili eucariotici (o eucarioti) multicellulari, datati 1,63 miliardi di anni, nel nord della Cina, rivelando le prime forme di vita complesse e suggerendo una precedente emergenza della multicellularità.
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| I fossili multicellulari provengono dalla formazione Chuanlinggou del tardo Paleoproterozoico. Credito: Lanyun Miao |
In uno studio, i ricercatori guidati dal Prof. Maoyan Zhu dell’Istituto di geologia e paleontologia di Nanchino dell’Accademia cinese delle scienze, hanno riferito la loro recente scoperta di fossili multicellulari risalenti a 1,63 miliardi di anni fa provenienti dalla Cina settentrionale.
Questi microfossili squisitamente conservati sono attualmente considerati la più antica documentazione di eucarioti multicellulari. Questo studio rappresenta un altro passo avanti dopo la precedente scoperta da parte dei ricercatori di fossili eucariotici di dimensioni decimetriche nell’area di Yanshan, nel nord della Cina, e respinge l’emergere della multicellularità negli eucarioti di circa 70 milioni di anni.
Tutta la vita complessa sulla Terra, compresi diversi animali, piante terrestri, funghi macroscopici e alghe marine, sono eucarioti multicellulari. La multicellularità è fondamentale affinché gli eucarioti acquisiscano complessità organismica e grandi dimensioni, ed è spesso considerata come una transizione importante nella storia della vita sulla Terra. Tuttavia, gli scienziati non sono sicuri di quando gli eucarioti abbiano sviluppato questa innovazione.
I reperti fossili che offrono prove convincenti hanno mostrato che gli eucarioti con multicellularità semplice, come alghe rosse e verdi e presunti funghi, apparvero già 1,05 miliardi di anni fa.
I fossili multicellulari risalgono al tardo Paleoproterozoico.
“I fossili multicellulari appena scoperti provengono dalla formazione Chuanlinggou del tardo Paleoproterozoico, che ha circa 1.635 milioni di anni. Sono filamenti non ramificati e uniseriati composti da due a più di 20 grandi cellule cilindriche o a forma di botte con diametri di 20–194 μm e lunghezze incomplete fino a 860 μm. Questi filamenti mostrano un certo grado di complessità in base alla loro variazione morfologica”, ha affermato Lanyun Miao, uno dei ricercatori.
I filamenti sono costanti, oppure rastremati per tutta la loro lunghezza o rastremati solo ad un’estremità. Le analisi morfometriche hanno dimostrato la loro continuità morfologica, suggerendo che rappresentano una singola specie biologica piuttosto che specie distinte. I fossili sono stati chiamati Qingshania magnifica, una forma taxon con morfologia e dimensioni simili, e sono stati descritti come provenienti dalla Formazione Chuanlinggou.
Una caratteristica particolarmente importante della Qingshania è la struttura intracellulare rotonda (diametro 15–20 μm) in alcune cellule. Queste strutture sono paragonabili alle spore asessuali conosciute in molte alghe eucariotiche, indicando che Qingshania probabilmente si riproduceva tramite spore.
Caratteristiche distintive degli eucarioti.
Nella vita moderna, i filamenti uniseriati sono comuni sia nei procarioti (batteri e archaea) che negli eucarioti. La combinazione di grandi dimensioni cellulari, ampia gamma di diametri dei filamenti, variazione morfologica e spore intracellulari ha dimostrato l’affinità eucariotica di Qingshania, poiché nessun procarioto conosciuto è così complesso. I procarioti filamentosi sono generalmente molto piccoli, circa 1–3 μm di diametro, e sono distribuiti in più di 147 generi di 12 phyla. Alcuni cianobatteri e solfobatteri possono raggiungere grandi dimensioni, fino a 200 μm di spessore, ma questi grandi procarioti sono molto semplici nella morfologia, con cellule a forma di disco, e non si riproducono tramite spore.
I migliori analoghi moderni sono alcune alghe verdi, sebbene i filamenti siano presenti anche in altri gruppi di alghe eucariotiche (ad esempio alghe rosse, alghe brune, alghe gialle, cariofite, ecc.), nonché nei funghi e negli oomiceti.
“Questo indica che Qingshania molto probabilmente era un’alga fotosintetica, probabilmente appartenente al gruppo staminale estinto degli Archaeplastidi (un gruppo importante costituito da alghe rosse, alghe verdi e piante terrestri, nonché glaucofite), sebbene la sua esatta affinità non sia ancora chiara” ha spiegato Miao.
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| Fossile di alga eucariotica |
I fossili eucariotici più antichi.
I ricercatori hanno condotto un’indagine spettroscopica Raman per testare l’affinità eucariotica di Qingshania dal punto di vista della composizione chimica, utilizzando tre taxa di cianobatteri per il confronto. Gli spettri Raman hanno rivelato due ampi picchi caratteristici della materia carboniosa disordinata. Inoltre, le temperature di sepoltura stimate utilizzando i parametri Raman variavano da 205 a 250 °C, indicando un basso grado di metamorfismo. L’analisi delle componenti principali degli spettri Raman ha classificato Qingshania e i taxa di cianobatteri in due cluster distinti, indicando che la materia carboniosa di Qingshania è diversa da quella dei fossili di cianobatteri, supportando ulteriormente l’affinità eucariotica di Qingshania. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science Advances.
Attualmente, i fossili eucariotici più antichi e inequivocabili sono forme unicellulari provenienti dai sedimenti del tardo Paleoproterozoico (~ 1,65 miliardi di anni fa) nella Cina settentrionale e nell’Australia settentrionale. Qingshania è apparso solo leggermente più tardi di queste forme unicellulari, indicando che gli eucarioti acquisirono la multicellularità semplice molto presto nella loro storia evolutiva.
Le alghe eucariotiche (Archaeplastidi) sono sorte dopo l’ultimo antenato comune eucariotico (LECA), la scoperta di Qingshania, se veramente di natura algale, supporta ulteriormente la comparsa precoce di LECA nel tardo Paleoproterozoico, il che è coerente con molti studi sull’orologio molecolare, piuttosto che nel tardo Mesoproterozoico di circa 1 miliardo di anni fa.
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