Nová studie publikovaná v prestižním časopise Nature Geoscience se snaží nahlédnout do tohoto dávného světa a odhalit, jak se postupně měnilo prostředí, ve kterém se zrodil složitý život na Zemi.

Tým vědců vedený Richardem G. Stockeym z Univerzity v Southamptonu a Erikem A. Sperlingem ze Stanfordovy univerzity se vydal na fascinující cestu do minulosti naší planety. Jejich cílem bylo rekonstruovat, jak se měnilo množství kyslíku v oceánech a atmosféře během klíčového období mezi 1000 až 300 miliony let před současností. Toto období zahrnuje neoproterozoikum a paleozoikum – éry, během nichž se na Zemi objevili první složití živočichové a následně došlo k explozi druhové rozmanitosti známé jako kambrijská exploze.

Mořské horniny jako stroj času

Jak ale vědci mohou zjistit, kolik kyslíku bylo v oceánech před stovkami milionů let? Odpověď se skrývá v mořských horninách. Tým analyzoval obrovské množství dat o chemickém složení starých mořských usazenin z celého světa. Zaměřili se zejména na obsah prvků jako jsou molybden a uran, které jsou citlivé na množství kyslíku v prostředí.

„Tyto horniny jsou jako časová kapsle. Uchovávají v sobě informace o chemickém složení dávných oceánů,“ vysvětluje Stockey. Analýzou těchto dat pak bylo možné rekonstruovat, jak se měnily podmínky v mořích v průběhu stovek milionů let.

Pozvolná změna místo náhlé revoluce

Dosavadní teorie předpokládaly, že ke konci neoproterozoika (před asi 540 miliony let) došlo k náhlému a dramatickému nárůstu kyslíku v oceánech, což mělo umožnit vznik složitých mnohobuněčných organismů. Nová studie však tento pohled zpochybňuje.

„Naše analýzy neukazují žádné důkazy o náhlém rozsáhlém okysličení oceánů na konci neoproterozoika,“ uvádí Sperling. Místo toho objevili postupný, dlouhodobý nárůst atmosférického kyslíku a mořské produktivity.

Tento pozvolný nárůst kyslíku a živin v mořích trval desítky až stovky milionů let. I když změna nebyla tak dramatická, jak se dříve předpokládalo, měla zásadní důsledky pro vývoj života.

Mělké vody jako kolébka evoluce

Klíčovým zjištěním studie je, že tyto dlouhodobé změny vedly ke zvýšení obsahu rozpuštěného kyslíku a dostupnosti potravy zejména v mělkých vodách. A právě v těchto oblastech kontinentálních šelfů se v té době objevovaly a rozvíjely první složité formy života.

„Mělké mořské habitaty byly pravděpodobně suboxické nebo silně hypoxické (s velmi nízkým obsahem kyslíku) po většinu neoproterozoika,“ vysvětluje Stockey. V raném paleozoiku se staly hypoxickými (s vyšším, ale stále omezeným obsahem kyslíku) a teprve v devonu, před asi 420–360 miliony let, by se z pohledu moderní ekofyziologie daly považovat za okysličené.

Tyto změny, i když pozvolné, vytvořily podmínky, které umožnily evoluci složitějších forem života. Větší dostupnost kyslíku a potravy v mělkých vodách poskytla prostor pro vznik nových tělesných plánů a ekologických strategií.

Dvě vlny okysličení

1. Pozdní neoproterozoikum (před asi 635–540 miliony let): Mírný nárůst atmosférického kyslíku a mořské produktivity. Toto období koresponduje s prvním objevením se makroskopických živočichů v fosilním záznamu.

2. Střední paleozoikum (před asi 420–360 miliony let): Výraznější nárůst kyslíku a produktivity, který vedl k okysličení hlubokých oceánů. Toto období odpovídá evoluci více druhů ryb a dalších složitějších forem života.

Studie tak poskytuje některé z nejpřímějších důkazů o potenciálních fyziologických faktorech, které mohly ovlivnit kambrijskou explozi druhů. A zároveň zdůrazňuje význam pozdějšího okysličení v paleozoiku pro vývoj moderního systému Země.

Nový pohled na evoluci života

Mění se tak náš pohled na to, jak se vyvíjel život na Zemi. Ukazuje, že evoluce složitých forem života nebyla výsledkem náhlé změny, ale spíše postupného procesu trvajícího stovky milionů let.

Výsledky naznačují, že míra okysličení závisela na prostorovém a časovém měřítku. Jinými slovy z globálního pohledu zahrnujícího hluboký oceán žádné dramatické okysličení nenastalo. Ale v mělkém šelfovém prostředí, kde žila většina živočichů a kde se zachovala většina fosilního záznamu, významné okysličení proběhlo.

Budoucí výzkum

Studie také naznačuje směry pro budoucí výzkum. Bude důležité lépe porozumět mechanismům, které vedly k těmto dlouhodobým změnám v okysličení oceánů a atmosféry. Vědci se budou muset zaměřit na roli vulkanické aktivity, vývoje pevninských rostlin a dalších faktorů, které mohly ovlivnit globální cykly kyslíku a uhlíku.

Zároveň bude klíčové propojit tyto poznatky s paleontologickým záznamem a lépe pochopit, jak konkrétní změny v prostředí ovlivňovaly evoluci různých skupin organismů.

Jde tak o příklad toho, jak moderní vědecké metody mohou odhalit tajemství dávné minulosti naší planety. Pomáhá nám lépe porozumět tomu, jak se Země stala místem vhodným pro složitý život, a možná nám také poskytne vodítka k tomu, jak se bude vyvíjet v budoucnosti.