Gorodenkoff/Shutterstock
Er leven vandaag de dag naar schatting bijna 8 miljoen soorten dieren, die het grootste deel van de gedocumenteerde biodiversiteit op aarde vormen en bijna alle omgevingen bewonen. Gedurende het grootste deel van de geschiedenis van de aarde waren dieren echter volledig afwezig.
De datum van de eerste dieren markeert een verschuiving in de geschiedenis van het leven op aarde. Natuurlijk is het, omdat we zelf dieren zijn, ook het verhaal van onze oorsprong. Zonder dieren zou onze planeet er heel anders hebben uitgezien.
De vraag wanneer dieren precies zijn ontstaan, houdt wetenschappers al eeuwen bezig. Zelfs Charles Darwin stond voor een raadsel. Hij voorspelde een lange evolutiegeschiedenis van eenvoudige eencelligen tot complexe dieren. De oudste fossielen van dieren die Darwin kende, van ongeveer 500 miljoen jaar geleden, waren echter groot genoeg om met het blote oog zichtbaar te zijn en hadden vaak schelpen en skeletten.
Het onderzoek van mijn team hoopt het debat te helpen beslechten door middel van een nieuwe benadering van de vraag.
Waarom de evolutie van dieren controversieel is
Wetenschappers dachten dat dierenfossielen plotseling verschenen in een periode zo’n 500 miljoen jaar geleden die de Cambrische Explosie werd genoemd, zo genoemd omdat het fossielenbestand in deze periode een plotselinge explosie van complex leven lijkt te laten zien. We weten dat de eerste dieren evolueerden in de oceanen en met hun vermogen om te bewegen en zich in te graven, veranderden ze de koolstofcyclus van de aarde fundamenteel.
Sinds Darwin hebben paleontologen echter nog duizenden fossielen ontdekt, waarvan sommige ouder zijn dan de Cambrische Explosie. Afdrukken van vreemd uitziende organismen, de Ediacara Biota genoemd, werden in de jaren 1950 ontdekt in rotsen en zijn gedateerd op ongeveer 574-539 miljoen jaar geleden (de Ediacaraanse Periode). Sommige fossielen van de Ediacara Biota zijn de oudst bekende fossielen van dieren.
Dickinsonia zijn soorten in de Ediacara Biota.
Alizada Studios/Shutterstock
Toch heeft deze recente vooruitgang het fossielenbestand van dieren maar tot op zekere hoogte teruggebracht. Er zijn meldingen van oudere en eenvoudigere dierlijke fossielen gepubliceerd. Zo zijn sponsachtige fossielen uit de Mackenzie Mountains in Canada ongeveer 800 miljoen jaar oud. Maar van deze oudere fossielen kan nog niet onomstotelijk worden bewezen dat het dieren zijn. Het zouden algen kunnen zijn of misschien zelfs helemaal geen fossielen.
Ook hoeft de aanwezigheid van fossielen niet noodzakelijkerwijs de datum van de evolutionaire oorsprong van dieren te bevestigen. Slechts een fractie van het leven is ooit gefossiliseerd, wat betekent dat het fossielenbestand vol hiaten zit.
Zonder definitieve eerste fossielen van dieren hebben paleontologen zich gewend tot de moleculaire biologie, waarbij genetica wordt gebruikt om voorouders te traceren. Deze techniek, die de moleculaire klok wordt genoemd, werkt door monsters te nemen van de genetica van moderne dieren en hun DNA te vergelijken. De verschillen in DNA tussen soorten laten zien hoeveel evolutie er heeft plaatsgevonden.
Hoewel moleculaire klokken alleen schattingen kunnen geven over het tijdstip waarop dieren zijn ontstaan, komen de meeste uit op ongeveer 800-700 miljoen jaar geleden, lang voor de Ediacaran omvang van het fossielenbestand van dieren.
Dit geeft ons twee schattingen voor het ontstaan van dieren, die meer dan 200 miljoen jaar uit elkaar liggen. Aan de ene kant reiken fossielen tot 574 miljoen jaar geleden, terwijl aan de andere kant moleculaire klokken suggereren dat dieren wel 800 miljoen jaar oud zouden kunnen zijn.
De klok terugdraaien
In ons recente artikel stellen mijn collega’s en ik een nieuwe manier voor om het ontstaan van dieren te schatten. In plaats van de oudste fossielen van dieren te documenteren, hebben we eerst gekeken naar het soort gesteente dat deze dieren zou kunnen bewaren.
Het lichaamstype van een dier bepaalt wat voor soort gesteente het kan fossiliseren. Veel dieren hebben schelpen en skeletten die bewaard kunnen blijven in de meeste soorten sedimentgesteenten – zoals zandsteen – die ontstaan als sediment in rivieren. De eerste dieren hadden echter geen schelpen of skeletten. Dieren ontwikkelden deze structuren later.
Bij het bestuderen van afzettingen zoals de Burgess Shale fossielenbedding in Canada, die ongeveer 508 miljoen jaar oud is, ontdekte mijn team dat fossielen van dieren zonder schelpen of skeletten, zoals wormen, vaak beperkt zijn tot gesteenten die rijk zijn aan kleimineralen. Klei heeft antibacteriële eigenschappen en kan het verval van zachte weefsels van dieren tegenhouden.
We testten gesteenten uit geologische tijdperken ouder dan de Ediaracan periode (635 miljoen jaar geleden) om uit te zoeken welke gesteenten de kleirijke samenstelling hadden die nodig was om de eerste dieren te fossiliseren. Zeldzame gesteenten van ongeveer 790 miljoen jaar oud uit Canada, Noorwegen en Rusland hebben de benodigde kleirijke eigenschappen.
Hoewel deze gesteenten de eerste dieren zouden kunnen bewaren, is dat bij geen enkel gesteente het geval. Dit suggereert dat dierlijke fossielen op dit punt in de tijd afwezig zijn, niet omdat ze niet bewaard konden worden, maar misschien omdat ze er nog niet waren – dat dieren nog niet geëvolueerd waren.
Paleontologen moeten nu meer geologische vindplaatsen over de hele planeet doorzoeken om de jongste kleirijke gesteenten te vinden die de eerste dieren bewaard zouden kunnen hebben, maar waar geen dierlijke fossielen te vinden zijn. Dit zal ons helpen om de echte timing van het ontstaan van dieren te achterhalen.
Ross Anderson ontvangt financiering van de Royal Society.
