Porífers en esculls de fa 890 milions d’anys?

Paleontologia: Elizabeth C. Turner, professora de sedimentologia de carbonats i de paleontologia d’invertebrats a la Université Laurentienne, proposa en un article a la revista Nature que microestructures vermiformes de fòssils de fa 890 milions d’anys es corresponen a demosponges. Si la interpretació és certa serien els primers testimonis fòssils de metazous. El cas és que les dades de filogènia molecular indiquen que els metazous s’originaren a començament del Neoproterozoic, però fins ara hom no havia trobat evidències físiques que datessin d’aquest període. Alguns estudis de filogènia molecular assenyalen a les esponges com el tipus animal més bàsic, i així doncs hom esperaria trobar en el Neoprotezoic primerenc fòssils d’esponges. És sabut que les demosponges keratosanes no-espiculars poden donar lloc microestructures vermiformes en sediments carbonacis corresponents a esculls. Turner presenta exemples d’aquestes microestructures petrogràfiques en sediments de 890 milions d’anys d’antiguitat. Cal pensar, doncs, que ja en aquella època hi havia organismes vermiformes de mm a cm de longitud, que vivien en el context d’esculls edificats per cianobacteris calcificants. Aquests organismes vermiformes aprofitarien nínxols ecològics on no podien viure els calcimicrobis. Si aquests organismes són realment emparentats amb els metazous del fanerozoic, la fauna del neoproterozoic primerenc hauria tingut el mèrit d’aparèixer abans de l’oxigenació neoproterozoica i de sobreviure a les glaciacions globals del criogenià.

Imatges de microstructes vermiformes de Little Dal

La vida en el Criptozoic

Poden dividir la història de la biosfera en dues etapes: la fanerozoica, de vida aparent, que data de fa 541 milions d’anys, i l’anterior, la criptozoica (o pre-fanerozoica). Els fòssils del criptozoic són ben poc pregons: estructures microbianes bèntiques, com els estromatòlits i altres microbiàlits, són de difícil interpretació, i preserven més funcionalitats que estructures biològiques.

Durant molt de temps hom assumia que els metazous o animals pluricel·lulars, havien aparegut a començament del fanerozoic. No obstant, en el darrer període del neoproterozoic, l’ediacarà, s’han identificat fòssils d’animals bilaterals i també hi ha evidència indirecta de porífers o esponges.

Hom tendeix a suposar que les esponges són els metazous més bàsics. Ara bé, dins de les esponges les que fossilitzin millor són les que tenen esquelets mineralitzats (amb espícules silícies o calcàries). Però potser les més bàsiques són les esponges d’esquelets exclusivament proteics, fets d’espongina o de queratina.

En fòssils d’esculls i estromatòlits del fanerozoic hom ha atribuït recentment a esponges queratoses microestructures vermiformes abans assignades a algues o protozous. Es tracta de microestructures tubulars anastomosants incloses en carbonats. Tafonòmicament, les demosponges queratoses, pateixen una calcificació post-mortem que dóna lloc a una automicrita: gràcies a això, una vegada es degrada l’espongina, queda un motllo que reprodueix l’estructura de l’esponja tova.

Els esculls de Little Dal

Turner ha realitzat un estudi petrogràfic en seccions fines (de 30 μm de gruix) observades al microscopi d’esculls de Little Dal, corresponents a la Formació de Stone Knife, del nord-oest de Canadà, i que tenen una antiguitat de 890 milions d’anys. Els esculls, amb gruixos de 500 metres, i diàmetres de diversos quilòmetres, foren el producte de microorganismes, particularment de calcimicrobis, identificats com a cianobacteris filamentosos. L’escull permetia elevar aquests organismes marins 100 metres per damunt del fons, i arribar així a la capa fòtica, per realitzar fotosíntesi.

Els esculls de Little Dal es corresponen a la formació de Stone Knife, de 892 ± 13 milions d’anys d’antiguitat

Els escull creixien en cinc estadis, els primers (I-III) sense morfologia consisteix, i el cinquè amb una morfologia més complexa. En aquest cinquè estadi, els calcimicrobis no són tan presents, possiblement perquè se situaven massa a prop de la superfície de l’aigua, en un entorn massa energètic.

La microestructura vermiforme apareix tan sols rarament en mostres dels estadis II, III i V. Consisteixen en masses de mm a cm de mida de tubs anastomosants. Apareixen en tres microfàcies, corresponents a tres paleoambients diferents. No hi ha microestructures vermiformes en els estromatòlits dominants pels calcimicrobis, ni tampoc en la part més fonda de l’escull.

Els fòssils de metazous més antics?

Turner posa de manifest totes les similituds en termes de forma i mida dels túbuls vermiformes de Little Dal amb les xarxes de l’esponges queratosanes modernes o amb els fòssils fanerozoics d’aquests organismes.

Ho interpreta, doncs, com a esponges que colonitzaven ambients dels esculls que no eren habitats pel calcimicrobis fotosintètics, com ara els flancs, depressions en la superfície activa de creixement, o en forats de l’estructura. Les esponges podien viure, doncs, en entorns de l’escull que romanien permanentment fora de la llum, però no ho podien fer si hi havia massa activitat dels calcimicrobis fotosintètics. El cas és que les esponges de Little Dal requerien l’oxigen molecular (llavors escàs en l’oceà) generat per les comunitats cianobacterianes: per ells, l’escull era un “oasi oxigènic”, en el benentès, que la tensió d’oxigen d’aquest entorn era ben microoxigènica en termes actuals.

Si les esponges fòssils de Little Dal són acceptades com a tal, demostrarien que els primers metazous s’haurien originat abans de l’anomenada “oxigenació neoproterozoica”. D’altra banda, serien un testimoni de la continuïtat de llinatges metazoics entre el Neoproterozoic primerenc i el Neoproterozoic tardà, creuant les grans glaciacions globals del període intermedi.

Mostres recollides entre el 1992 i el 2018

Les mostres emprades per Turner foren recollides en diversos moments entre 1992 i 2018. El treball de camp no era gens fàcil, ja que es tractava de localitats únicament accessibles per helicòpter, i la presa de mostres es feia a peu.

Lligams:

- Possible poriferan body fossils in early Neoproterozoic microbial reefs. Elizabeth C. Turner. Nature (2021).