RAZVOJ složenih oblika života na Zemlji možda je potaknula masovna pojava životinjskog izmeta prije više stotina milijuna godina. Bez doprinosa probavnih sustava najranijih životinja, evolucija se vjerojatno ne bi razgranala u raznolikost koju poznajemo. To je teza nove studije znanstvenika iz Australije i Njemačke, objavljene u časopisu Trends in Ecology & Evolution, piše Science Alert.

Ključna uloga izmeta

Znanstvenici su se usredotočili na kambrijsku eksploziju, razdoblje prije otprilike 540 milijuna godina kada su se pojavili preci većine današnjih životinjskih skupina. Smatraju da je taj evolucijski skok djelomično potaknut naglim povećanjem količine izmeta koji su za sobom ostavljali prvi složeniji organizmi.

"Uz porast razine kisika i druge čimbenike, važnost izmeta u drevnim ekosustavima često se zanemaruje", rekao je Russell Bicknell, evolucijski biolog sa Sveučilišta Flinders u Australiji.

"Razmotrili smo drevne načine prehrane, sve složenije probavne sustave i trofičke interakcije kao dio šire slike. Time smo htjeli objasniti kako se više organske tvari i hranjivih tvari slijevalo u drevne oceane, što je ubrzalo razvoj ekosustava na prijelazu iz edijakarana u kambrij", dodao je.

Zagonetka kambrijske eksplozije

Život se na Zemlji pojavio relativno brzo nakon formiranja planeta prije 4,5 milijardi godina. Međutim, nakon prvotnog zamaha, evolucija je stagnirala nekoliko milijardi godina, a život se svodio na organizme od svega nekoliko stanica. Tek kad je evolucija krenula u smjeru složenijih oblika, nastale su potpuno nove i raznolike životinje.

Taj skok u bioraznolikosti dogodio se u razdoblju od oko 25 milijuna godina, što je iznimno kratko u usporedbi s gotovo četiri milijarde godina, koliko je bilo potrebno da se složeni život uopće pojavi.

Glavno je pitanje zašto se stablo života tako naglo razgranalo. Uobičajena objašnjenja za kambrijsku eksploziju uključuju porast kisika u atmosferi i vodi, stvaranje zaštitnog ozonskog sloja ili priljev hranjivih tvari koje je erozija isprala u oceane nakon otapanja takozvane "Zemlje snježne grude".

Fekalna revolucija u drevnim oceanima

Nova studija nudi još jedan faktor koji se često zanemaruje: fekalnu revoluciju. Svi živi organizmi, od mikroskopskog zooplanktona do plavetnih kitova, proizvode izmet. U suvremenim oceanima, fekalne čestice imaju ključnu ulogu u kruženju hranjivih tvari poput ugljika, željeza, dušika i fosfora. One prenose te tvari s površine u dublje slojeve vode i čine ih dostupnima drugim organizmima.

Znanstveni tim pretpostavlja da se sličan ciklus odvijao i tijekom kambrija. Dok je evolucija stvarala nove oblike života, ta su bića razvijala i nove načine izbacivanja otpadnih tvari.

"Tijekom kambrija, količina organskih čestica koja je stizala u dublje vode morala je neprestano rasti. Biomasa se značajno povećavala i pojavljivalo se sve više životinja s probavnim traktom", navode istraživači u radu.

Dokazi u fosilima

Kako bi provjerili svoju hipotezu, istraživači su analizirali drevne fosilizirane izlučevine, poznate kao koproliti, iz cijelog kambrijskog razdoblja. Najstariji pronađeni fosilizirani izmet datira iz ranog kambrija, otprije otprilike 540 milijuna godina. Količina i raznolikost sačuvanih koprolita raste usporedno s bogatijim fosilnim zapisima iz tog doba.

Najraniji primjerci uglavnom su sitne kuglice, pronađene slobodne ili slijepljene. Neki su uzorci duguljasti i nitasti, slični izmetu zlatnih ribica, dok drugi formiraju slojeve u drevnim životinjskim jazbinama. Kako su organizmi postajali veći, rastao je i njihov izmet. Kasniji koproliti imaju oblik valjaka dugih nekoliko milimetara i često sadrže smrvljene ljušture ili dijelove drugih životinja.

Pozitivna povratna sprega za život

"S tom promjenom vidimo i sve složenije probavne sustave, osobito kod ranih člankonožaca koji su razvili specijalizirana prednja crijeva i probavne žlijezde koje su mogle prerađivati širi spektar hrane", objašnjava Bicknell.

"U fosilnim zapisima postaje očito da se evolucija strategija hranjenja podudara s proizvodnjom i distribucijom organskog ugljika i hranjivih tvari. To je počelo stvarati uvjete kakve vidimo u modernim oceanima, a kasnije i na kopnu, gdje se gnojivo danas koristi za proizvodnju hrane", dodaje.

Pojava različitih probavnih sustava tako je neizravno omogućila razvoj budućih oblika života. Istraživači zaključuju da se složeni morski sustavi mogu razviti samo uz pravu kombinaciju temperature, prehrane i bioloških pokretača.

"Brzo povećanje veličine organizama tijekom kambrijske radijacije povećalo je veličinu koprolita. To je stvorilo pozitivnu povratnu spregu i dodatno ubrzalo uspostavu tih ekosustava", stoji u studiji.

Autori studije smatraju da njihov rad nudi novi okvir za proučavanje evolucije i ističe važnost faktora koje znanstvenici često zanemaruju.