Se vogliamo cercare testimonianze di vita passata sulla Terra non c’è che l’imbarazzo di dover scegliere dove guardare. Fossili di animali preistorici, piante e di più semplici forme di vita sono state trovate ovunque si sia guardato; dopotutto questo è un pianeta che la vita ha modellato a suo piacimento per almeno tre miliardi e mezzo di anni. È questo, un vastissimo spazio che sta al confine tra la geologia e la biologia, difficile da interpretare ma anche ricco di sorprese.
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 Figura 2: |
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La vita nell’Archeano Se voi avreste visitato la Terra durante l’Archeano, avreste trovato la Terra dominata da innumerevoli vulcani attivi. Il cielo vi sarebbe apparso di colore arancione a causa dell’alta concentrazione di metano nell’atmosfera mentre le acque degli oceani poco profondi che coprivano gran parte della superficie del pianeta avrebbero avuto una leggera sfumatura verde per i microrganismi che avevano appena imparato a vivere sui litorali, e che poi sarebbero diventati le stromatoliti e le tromboliti che vediamo oggi. |
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All’inizio della storia sulla Terra era presente solo roccia magmatica, quella che costituisce ancora oggi almeno il 65% della crosta del pianeta. Adesso invece, almeno il 75% della superficie del pianeta è rivestito da uno strato sottilissimo di roccia di tipo sedimentario, cioè originato da sedimenti. Questi sedimenti sono prodotti dalla rimodellazione continua della crosta terrestre da parte dell’atmosfera e dell’idrosfera (processi abiotici), e dalla biosfera.
Esempi tipici di roccia sedimentaria sono le arenarie, le brecce e i conglomerati. La loro genesi è dovuta a processi di erosione, deposito e successivo compattamento di frammenti più o meno grandi di altre rocce preesistenti.
Altri esempi di processi di sedimentazione sono quei sedimenti prodotti da soluzioni (tipicamente acqua) sature di minerali di carbonato (CO 3 2- ) come la calcite, l’aragonite e la dolomite.
Va da sé che i processi biologici dominanti sul nostro pianeta hanno lasciato ben poche strutture sedimentarie ancora non contaminate dalla loro presenza.
Le strutture sedimentarie legate alla biosfera sono prodotte da colonie di microrganismi che interagiscono con i sedimenti di origine naturale (abiotici) come quelli descritti prima. Queste colonie, molto spesso bentoniche 1, che possono essere composte da batteri, alghe, protozoi, archaea etc., si dispongono lungo il piano orizzontale 2 dando luogo a film microbici e altre sostanze polimeriche extracellulari (EPS) 3. Queste strutture poi danno origine alle microbialiti. L’ammassarsi di queste stuoie microbiche in presenza di carbonato produce quelle strutture sedimentarie note come stromatoliti [cite]http://www.geosociety.org/gsatoday/archive/23/9/abstract/i1052-5173-23-9-4.htm[/cite] 4 5.
Invece, con l’assenza della precipitazione dei carbonati o di altri minerali e la stratificazione delle stuoie microbiche si hanno quelle che gli anglofoni chiamano MISS (Microbially induced sedimentary structures), in italiano Strutture Sedimentarie Indotte Microbiologicamente (figura 2) [cite]http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24205812[/cite] 6.
Sebbene entrambe le strutture principali dei sedimenti fossili (stromatoliti e MISS) abbiano come origine i tappeti microbici, le MISS sono generalmente associate a fenomeni di superficie e la sostanziale assenza di strati sovrapposti.
Le stromatoliti – e le tromboliti – invece hanno una terza dimensione pronunciata, dovuta alla precipitazione minerale e alla cementazione di stuoie microbiche impilate una sull’altra. Queste si sviluppano principalmente in ambienti ricchi di calcio e di bicarbonato, di solito in ambienti marini soprattutto alle basse latitudini.
le MISS si verificano piuttosto in ambienti – sia marini che terrestri – evaporitici 7 e poveri di carbonati che sono più frequenti alle latitudini più elevate,.
Sia le MISS che le stromatoliti sono quindi tra le più antiche testimonianze della vita sulla Terra. La loro distribuzione temporale va dal primo Archeano fino ai giorni nostri ed interessa un po’ tutti i processi sedimentari presenti nelle piane di marea, lagune, spiagge fluviali, laghi, etc.. Le stromatoliti rinvenute mostrano anche che vi fu un grande incremento nelle diversità morfologiche durante il Proterozoico, soprattutto verso la fine del Mesoproterozoico (1,3 miliardi di anni fa). Queste diversità probabilmente riflettono interazioni tra le stuoie microbiche e organismi non microbici più evoluti.
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I resti più antichi risalgono fino a 3,2 miliardi di anni fa, mentre il più antico deposito sedimentario biologico è stato rinvenuto nella regione di Pilbara, in Australia, e fatto risalire al primo Archeano (circa 3,48 miliardi di anni fa). Questo dimostra che già in quel periodo la vita procariotica era capace di organizzarsi in strutture evolute 8 [cite]http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9535661[/cite].
Purtroppo, i fenomeni di mineralizzazione inorganica intorno ai modelli microbici tendono a degradare e pian piano sostituire le strutture biologiche preesistenti. Anche le strutture EPS vengono degradate e sostituite da minerali argillosi. Dopo che i materiali microbici sono scomparsi, il carbonio e il calcio rimasti creano microcristalli di aragonite all’interno delle strutture che un tempo erano corpi viventi , fino a sostituire del tutto le caratteristiche impronte biogene.
A questo punto resta da spiegare come è possibile riconoscere un deposito sedimentario naturale da uno di origine biologica quando ormai dopo miliardi di anni ogni molecola biologica stata estratta e degradata dall’ambiente. Semplicemente dalla complessità della struttura minerale rimasta.
Una formazione naturale per quanto complessa essa sia, è pur sempre dominata da una totale casualità nelle forme, dimensioni e struttura. Al contrario, una struttura di origine biotica, anche se completamente mineralizzata e alterata da condizioni ambientali avverse, manterrà comunque molti degli schemi e delle complessità proprie della struttura biologica originaria.
