Stromatolīti — cianobaktēriju veidotās struktūras un agrīnās dzīvības fosilijas
Stromatolīti ir iežiem līdzīgas, slāņainas struktūras, ko parasti veido plānas mikrobu paklāju (biofilmu) aktivitāte seklā ūdenī. Tie var izskatīties kā kupoli, plakani paklāji vai salikti slāņi, kas veidojas pakāpeniski, kad mikrobi un nogulsnes mijiedarbojas, radot cietus slāņus.
Kā stromatolīti veidojas
Stromatolītus veido dzīvi mikroorganismi — galvenokārt baktērijas, tai skaitā cianobaktērijas, bet tajos var būt arī cita veida baktērijas un vienšūnas aļģes. Šie mikrobi veido biezas gļotainas matricas, un ar laiku šajās matricās notiek nogulšņu fiksācija.
Mikrobu matricas satur fermentus un polisaharīdus; izdalītās gļotas uzkrāj nogulšņu graudiņus (smiltis, māls u. c.), un tie saķepina kopā ar mikrobu metabolisma rezultātā nogulsnēto kalcija karbonātu, ko rada baktērijas vai ķīmiski izdala ūdens ķīmiskie procesi. Rezultātā rodas redzami slāņi — stromatolītu lamīnācijas, kas laika gaitā var pārvērsties par cietu iezi.
Cianobaktērijas, izmantojot saules gaismu, ūdeni un oglekļa dioksīdu, veic fotosintēzi un kā blakusproduktu izdala skābekli. Fotosintēze palīdz mikrobu matricas augšanai un, kombinācijā ar nogulšņu fiksāciju, veido stromatolītu arhitektūru.
Stromatolīti kā fosilijas un to vecums
Stromatolīti ir svarīgas, jo tie ir agrīnākās fosilās liecības par dzīvību uz Zemes. Senākie zināmie stromatolīti ir datēti ar aptuveni 3,710–3,695 miljardu gadu vecumu (tekstā minētais: 3710 līdz 3695 miljonus gadu), un tie tika atrasti atklātos metakarbonāta iežu atsegumos Isua virskristālu joslā (ISB) dienvidrietumu Grenlandē. Šie ISB stromatolīti par vairāk nekā 215 miljoniem gadu apsteidz iepriekšējos pārliecinošākos pierādījumus, piemēram, stromatolītus 3,480 miljonus gadu vecajā Dressera veidojumā Pilbāras krāterī Rietumaustrālijā.
Agrāk uzskatīja, ka vecākie stromatolīti pieder pie aptuveni 3,45 miljardus gadu veciem iežiem (Arhejas laikmets), taču jaunākie atklājumi liecina par vēl senākiem mikrobu izcelsmes struktūru piemēriem. Šie rezultāti saskan ar ģenētiskajiem datiem — molekulāro pulksteņu pētījumiem, kas dzīvības izcelsmi novieto ļoti agros Zemes vēsturiskajos posmos un var liecināt par dzīves saknēm jau dzīvības rašanos attiecinošajos Hadeja eonu periodos.
Stromatolītu loma atmosfēras oksigenācijā
Cianobaktēriju spēja veikt fotosintēzi ir viena no nozīmīgākajām Zemes bioloģiskajām ietekmēm. Liela daļa agrīnās fotosintēzes notika mikrobu matricos, tostarp stromatolītos. Ilgstoša fotosintētiska darbība lēnām palielināja skābekļa koncentrāciju Zemes atmosfērā.
Aptuveni pēc miljarda gadu šī skābekļa uzkrāšanās uzņēmās apmērus, kas noveda pie tā sauktā Lielā skābekļa veidošanās (Great Oxidation Event). Tas bija lēns un sarežģīts process, kas radīja milzīgas izmaiņas — daudzus anaerobos mikroorganismus iznīcinot, bet tajā pašā laikā atverot ceļu aerobiem metaboliskiem ceļiem un sarežģītākas dzīves attīstībai.
Mūsdienu stromatolīti, identifikācija un nozīme
Mūsdienās stromatolīti joprojām sastopami dažos seklos, sāļos līčos un lagūnās (piemēram, Hamelin Pool, Shark Bay Austrālijā, un dažviet Bahamu salās), kur apstākļi ļauj mikrobu matricām saglabāties un veidot nogulsnes. Šie mūsdienu piemēri palīdz pētniekiem saprast, kā veidojās senākie stromatolīti.
Fosilisko stromatolītu identifikācija bieži prasa vairāku rindu pierādījumus: makroskopisku slāņojumu, mikrofosilijas vai mikrobu struktūras, ķīmiskas pazīmes (piem., stabilo izotopu paraksti) un ģeoloģisku kontekstu. Dažreiz grūti atšķirt biogēniskas (dzīvības radītas) atzīmes no abiotiskām formām, un tas saglabā diskusijas par dažu senāku struktūru bioloģisko izcelsmi.
Kāpēc stromatolīti ir svarīgi pētījumiem
- Viens no agrākajiem tiešajiem pierādījumiem par dzīvi uz Zemes.
- Informē par agrīnajām bioķīmiskajām procesēm, īpaši fotosintēzi un skābekļa rašanos atmosfērā.
- Palīdz rekonstruēt seno vidi — ūdens ķīmiju, klimatu un ģeoloģisko kontekstu.
- Sniedz modeļus dzīvei uz citām planētām: stromatolītu pazīmes var būt noderīgas, meklējot biosignālus uz Marsa un citām debesu ķermeņiem.
Stromatolītu izpēte joprojām turpinās — kombinējot lauka geoloģiju, mikroskopiju, ķīmiskos un ģeoloģiskos datu analītiskos paņēmienus, pētnieki cenšas skaidrāk atdalīt bioloģiskas iezīmes no abiotiskām un labāk izprast dzīves agros soļus uz Zemes.
Apakšproterozoja stromatolīti no Bolīvijas, Dienvidamerika (pulēts vertikāls griezums caur klinti)
Mūsdienu stromatolīti Haizivju līcī, Rietumaustrālijā
Stromatolīts no Strelley Pool krīta (SPC) (Pilbāras kratons) - Rietumaustrālija
Saistītās lapas
- Trombolīts
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir stromatolīti?
A: Stromatolīti ir īpašas iežiem līdzīgas struktūras, kas parasti veidojas seklā ūdenī. Tās veido baktērijas, piemēram, ciānbaktērijas, kā arī cita veida baktērijas un vienšūnas aļģes. Baktēriju izdalītās gļotas uzkrāj nogulšņu graudiņus, un tie saķeras kopā ar baktēriju izdalīto kalcija karbonātu, kas veido struktūras, kuras redzamas dažos jūras piekrastes līčos.
J: Kā zilaļģes iegūst barību?
A: Lai radītu barību, cianobaktērijas izmanto ūdeni, oglekļa dioksīdu un saules gaismu.
J: Kāda ir stromatolītu nozīme?
A: Stromatolītu patiesā nozīme ir tā, ka tie ir senākās fosilās liecības par dzīvību uz Zemes. Vecākie zināmie stromatolīti ir datēti ar vecumu no 3710 miljoniem līdz 3695 miljoniem gadu.
J: Kur tika atrasti vecākie zināmie stromatolīti?
A: Senākie zināmie stromatolīti tika atrasti atklātos metakarbonātu iežu atsegumos Isua virskristālu joslā (ISB) Grenlandes dienvidrietumos.
J: Kā agrīno cianobaktēriju fotosintēze ietekmēja Zemes atmosfēru?
A: Tiek uzskatīts, ka agrīnās cianobaktērijas stromatolītos ir atbildīgas par skābekļa daudzuma palielināšanos pirmatnējā Zemes atmosfērā, turpinot fotosintēzi. Šis process galu galā iznīcināja lielāko daļu organismu, kas nespēja dzīvot skābeklī, un noveda pie mūsdienu vides, kurā lielākā daļa organismu izmanto skābekli un kuriem tas ir nepieciešams - šo procesu sauc par Lielo skābekļa veidošanās procesu.
J: Kad notika šis Lielais skābekļa veidošanās notikums?
Atbilde: Bija nepieciešams ilgs laiks, lai šis notikums notiktu - aptuveni miljardu gadu pēc tam, kad agrīnās cianobaktērijas sāka veikt skābekļa fotosintēzi.
