Poiché la nostra arca vivente ruota intorno al sole, il suo ciclo attuale è piuttosto circolare. Ma l'orbita terrestre non è così stabile come pensi. Ogni 405mila anni, l'orbita del nostro pianeta si allunga e diventa del 5% più ellittica, per poi tornare su una traiettoria più uniforme. Questo ciclo noto come eccentricità orbitale, porta a cambiamenti nel clima globale, ma non si sapeva esattamente come influenzasse la vita sulla Terra. Ora, nuove prove suggeriscono che le fluttuazioni nell'orbita terrestre possono influenzare l'evoluzione biologica.
Un team di scienziati guidato dal paleoceanografo Luc Beaufort del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS) ha trovato segni che l'eccentricità orbitale favorisce esplosioni evolutive di nuove specie, almeno nel plancton fotosintetico (fitoplancton). I coccolitofori sono alghe microscopiche alimentate dalla luce solare che costruiscono placche calcaree attorno a corpi unicellulari morbidi. Questi gusci calcarei, chiamati coccoliti, sono estremamente comuni nella documentazione fossile, essendo apparsi per la prima volta circa 215 milioni di anni fa nel Triassico superiore. Questi drifter oceanici sono così abbondanti che danno un enorme contributo al ciclo dei nutrienti della Terra, quindi le forze che alterano la loro presenza possono influenzare i sistemi del nostro pianeta.
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Utilizzando la microscopia automatizzata con intelligenza artificiale, Beaufort e i suoi colleghi hanno misurato 9 milioni di coccoliti in 2,8 milioni di anni di evoluzione negli oceani Indiano e Pacifico. Usando campioni ben datati di rocce sedimentarie oceaniche, ci sono riusciti ottenere risoluzione incredibilmente dettagliata - circa 2 mila anni. I ricercatori sono stati in grado di utilizzare gli intervalli di dimensioni dei coccoliti per stimare il numero di specie perché precedenti studi genetici avevano confermato che diverse specie di coccolitofori nella famiglia delle Noelaerhabdaceae possono essere distinte in base alle dimensioni delle cellule.
Hanno scoperto che la lunghezza media del coccolite segue un ciclo regolare che corrisponde al ciclo di 405 anni dell'eccentricità dell'orbita. La dimensione media più grande del coccolite è apparsa con un leggero ritardo dopo la massima eccentricità. Ciò è accaduto indipendentemente dal fatto che la Terra fosse in uno stato glaciale o interglaciale.
"Nell'oceano moderno, la diversità del fitoplancton è maggiore ai tropici, probabilmente a causa delle alte temperature e delle condizioni stabili, mentre il ricambio stagionale delle specie è più alto alle medie latitudini a causa del forte contrasto di temperatura stagionale", spiegano Beaufort e colleghi nel loro lavoro.
Hanno scoperto che questo stesso schema si è verificato su tutte le grandi scale temporali che hanno esaminato. Man mano che l'orbita terrestre diventa più ellittica, le stagioni intorno al suo equatore diventano più pronunciate. Queste diverse condizioni hanno incoraggiato i coccolitofori a diversificarsi e produrre più specie. L'ultima fase evolutiva scoperta dal team è iniziata circa 550 anni fa, un evento di radiazione durante il quale sono apparse nuove specie di Gephyrocapsa. Beaufort ei suoi colleghi hanno confermato questa interpretazione utilizzando dati genetici di specie esistenti. Utilizzando i dati di entrambi gli oceani, sono stati anche in grado di distinguere tra eventi locali e globali.
Inoltre, calcolando il tasso di accumulo di massa nei campioni di sedimenti, i ricercatori hanno scoperto la potenziale influenza di specie morfologicamente diverse sul ciclo del carbonio terrestre, che possono regolare con l'aiuto della fotosintesi e la produzione di gusci di calcare (CaCO3).
Alla luce di questi risultati e di altri studi di supporto, Beaufort e colleghi suggeriscono che il ritardo tra l'eccentricità orbitale e il cambiamento climatico potrebbe suggerire che "i coccolitofori potrebbero guidare piuttosto che semplicemente rispondere ai cambiamenti nel ciclo del carbonio".
In altre parole, questi microrganismi, insieme ad altri fitoplancton, possono contribuire al cambiamento climatico della Terra in risposta a questi eventi orbitali. Ma sono necessari ulteriori lavori per confermarlo.
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