Immagina un mondo in cui l’ossigeno di cui hai bisogno cambia drasticamente tra il giorno e la notte. Durante il giorno, il tuo ambiente è ricco di ossigeno (ossico), dandoti l’energia necessaria per cacciare il cibo.
Di notte, invece, l’ossigeno scompare (anossico), rallentandoti. Ora, immagina i primi animali che cercavano di sopravvivere in un ambiente così estremo. Questa era la realtà per la vita animale primordiale negli oceani e nei mari circa mezzo miliardo di anni fa, durante il periodo noto come “esplosione del Cambriano”.
Il ruolo delle fluttuazioni di ossigeno
La nostra nuova ricerca suggerisce che queste drastiche fluttuazioni di ossigeno hanno giocato un ruolo cruciale in questo periodo drammatico. Per decenni, gli scienziati hanno dibattuto su cosa abbia innescato questo boom evolutivo. Molti hanno indicato i cambiamenti atmosferici a lungo termine, dove l’aumento dei livelli di ossigeno avrebbe guidato la variazione nel numero di forme di vita animale. Tuttavia, negli ultimi anni, questa visione è stata messa in discussione.
Un fattore spesso trascurato
Il nostro studio rivela un fattore diverso, spesso trascurato. Le oscillazioni giornaliere dei livelli di ossigeno sul fondale marino poco profondo potrebbero aver stressato i primi animali (gli antenati di tutta la vita animale odierna), spingendoli ad adattarsi in modi che hanno alimentato la diversificazione. Piuttosto che condizioni favorevoli che guidano il cambiamento, sosteniamo che siano state le condizioni difficili a innescarlo.
Il modello biogeochimico
Abbiamo utilizzato un modello al computer che può simulare le condizioni sul fondale marino illuminato dal sole oggi. Questo modello tiene conto di ciò che la vita può produrre o consumare, ma anche di come temperatura, luce solare e diversi tipi di sedimenti o acqua influenzano le condizioni complessive. Utilizzando questo “modello biogeochimico”, abbiamo dimostrato che nelle acque calde e poco profonde, i livelli di ossigeno potevano fluttuare drasticamente tra il giorno e la notte nel Cambriano (quando l’ossigeno era generalmente più basso rispetto a oggi).
Adattamenti e vantaggi competitivi
Durante il giorno, la fotosintesi delle alghe marine produceva molto ossigeno, creando un ambiente completamente ossigenato. Ma di notte, quando la fotosintesi si fermava per mancanza di luce, l’ossigeno veniva rapidamente consumato dalle alghe mentre respiravano (utilizzando energia e ossigeno per svolgere funzioni cellulari), portando a condizioni anossiche. Questo ciclo giornaliero di abbondanza e scarsità di ossigeno creava una sfida fisiologica intensa per i primi animali, costringendoli a sviluppare adattamenti per gestire le fluttuazioni nei nutrienti. Per coloro che riuscivano a gestire queste fluttuazioni, l’adattamento offriva un vantaggio competitivo.
L’espansione degli ambienti marini
Gli ambienti di piattaforma sabbiosa e poco profonda negli oceani di tutto il mondo si sono espansi notevolmente in questo periodo perché il supercontinente, noto come Rodinia, si è frammentato in pezzi più piccoli. Questo ha aumentato la circonferenza totale della crosta continentale, creando più bordi continentali dove sole, nutrienti e vita potevano interagire. Questi nuovi continenti sono stati anche inondati, quindi le zone di fondale marino poco profondo e illuminato dal sole si sono ampliate.
Fonte: Science Alert
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