Le piante e le alghe (ovvero gli eucarioti fotosintetici) sono responsabili della maggior parte della produzione di ossigeno sulla Terra e la loro comparsa e diversificazione ha preparato il terreno (o per meglio dire l’aria) per lo sviluppo della fiorente biosfera che conosciamo oggi.

Sebbene sia ormai accertato che le prime cellule eucariote sono diventate fotosintetiche inglobando un cianobatterio nell’evento endosimbiotico primario che ha dato origine al plastidio, l’organello noto come cloroplasto che ospita il macchinario fotosintetico (Pikaia ne ha parlato qui), i tempi e l’inizio del processo evolutivo che ha portato alla comparsa dei primi organismi eucarioti sono ancora oggetto di discussione (Pikaia ne ha parlato qui e qui per esempio).

Resta aperta soprattutto la questione temporale: quando tempo fa è comparso il più antico antenato diretto di tutte le piante (e gli animali) moderni?

Le testimonianze fossili più antiche ascrivibili ad un organismo eucariota appartengono ad una specie di alga rossa estinta, Bangiomorpha pubescens, sono stati scoperti più di due decenni fa in depositi di rocciosi del Canada settentrionale e datati  tra i 720 e gli 1,2 miliardi di anni fa.

B. pubescens mostra caratteristiche tipiche di un organismo eucariota, multicellulare, fotosintetico e capace di riprodursi per via sessuale che lo pongono di diritto alla base della radiazione evolutiva degli eucarioti avvenuta fra i 1,6 e 1 miliardi di anni fa nel periodo Proterozoico (Pikaia ne ha parlato qui per esempio).

Eppure per anni molti scienziati hanno mostrato un certo scetticismo nei confronti di questa scoperta e alla sua reale importanza per la ricostruzione dell’evoluzione egli eucarioti, sia perché la datazione dei fossili di B. pubescens oscillava in un intervallo temporale di 500 milioni di anni, rendendoli potenzialmente coevi con altri rinvenimenti di organismi multicellulari sia perché studi precedenti basati  su dati molecolari suggerivano che le alghe rosse non sarebbero comparse prima di 1,2 miliardi di anni fa.

Un recente studio condotto da ricercatori canadesi e pubblicato sulla rivista Geology, sembra a risolvere la controversia circa la datazione di questi straordinari fossili e fornisce nuovi indizi per la ricostruzione dell’evoluzione di tutti gli organismi eucarioti.

Per la datazione dei reperti fossili, gli scienziati hanno utilizzato una tecnica radiometrica al Renio-Osmio basata sul decadimento beta degli isotopi ¹⁸⁷ Re e ¹⁸⁷Os, tale analisi ha fissato l’età dei reperti a circa 1,047 miliardi di anni fa. Successivamente hanno utilizzato questo dato per ricalibrare i modelli di evoluzione molecolare che stimano il tasso di divergenza tra le diverse specie sulla base dei tassi di mutazione nel loro DNA chiamati “orologi molecolari”.  In questa maniera gli autori sono riusciti a stimare con maggiore accuratezza il tasso di divergenza tra lignaggi di alghe rosse, alghe verdi e piante terrestri e hanno fissato a circa 1,25 miliardi di anni fa la possibile origine del primo eucariota capace di fare fotosintesi.

La nuova stima restringe la finestra temporale per comprendere quando gli eucarioti hanno acquisito la capacità di fotosintetizzare e come questa innovazione ha contribuito a modellare i cicli biogeochimici globali in un’era geologica, il Proterozoico, da stabilità climatica e forse a torto, definito come il “Boring Billion” a causa della mancanza di evidenti cambiamenti evolutivi degli organismi viventi durante qual tempo. La datazione di B. pubescens sembra provare che proprio quell’era potrebbe aver posto le basi per la proliferazione di forme di vita più complesse che culminarono 541 milioni di anni fa con la cosiddetta Esplosione Cambriana.


Riferimenti:
Gibson et al., Precise age of Bangiomorpha pubescens dates the origin of eukaryotic photosynthesis. Geology, 2017; DOI: 10.1130/G39829.1

Immagine La formazione Angmaat sopra Tremblay Sound sulla costa dell’isola di Baffin. I fossili di Bangiomorpha pubescens si trovano in questa formazione rocciosa di circa 500 metri di spessore. Credit: Timothy Gibson.