סלע קיומנו:
מתי הופיעו החיים?

מתי הופיעו החיים על כדור הארץ? שאלת היסוד הזו שוב מחכה לתשובה ברורה, בעקבות מחקר חדש הטוען שאחת הראיות הקדומות ביותר לקיומם של יצורים חיים לא נוצרה בעקבות פעילות ביולוגית. סוג המאובנים שבמוקד השאלה נקרא סטרומטוליט (Stromatolite), והם בעלי חשיבות רבה בחקר התפתחות החיים, והתפתחות כדור הארץ בכלל.

סטרומטוליטים הם שם כולל לסלעי משקע העשויים שכבות דקיקות ומקבילות (מיוונית: סטרומה – שכבה, לית – אבן), שנוצרו על ידי מושבות צפופות של חיידקים הלוכדים וצוברים על עצמם חלקיקים מוצקים מתוך המים, או גורמים בעצמם להשקעה של סלע גיר. הסטרומטוליטים הם צורת החיים הראשונה שהתגלתה במאובנים בכדור הארץ, והם מופיעים בסלעים בני יותר משלושה מיליארד שנים. הם היו נפוצים במיוחד בעידן שלפני הופעת בעלי החיים (עד לפני כ-600 מיליון שנים), אז הם כיסו שטחים עצומים על קרקעית הים הרדוד. לעיתים הם הותירו אחריהם שכבות סלע כה עבות, שכיום הן מרכיבות את הנוף בכמה אזורים בעולם.

אחת השאלות המחקריות החמות ביותר בהקשר של ראשית החיים, היא עד כמה מוקדם בהיסטוריה של כדור הארץ אפשר לקבוע שמאובנים הם אכן סטרומטוליטים בוודאות. לתאריך המדויק של הופעתם יש משמעות רבה: אפשר ללמוד ממנו למשל מה היו התנאים באוקיינוסים הצעירים שזה עתה החלו להיווצר, וכיצד התפתח מחזור הפחמן העולמי. סלעים הדומים בצורתם לסטרומטוליטים יכולים להיווצר גם בתהליכים לא ביולוגיים, ולעתים קורה שהערכה כי סלעים הם סטרומטוליטים מתבררת מאוחר יותר כשגויה.

בשנת 2016 התפרסם בכתב העת Nature דיווח על מאובני הסטרומטוליטים הקדומים ביותר שהתגלו עד כה. הם נמצאו במערב האי גרינלנד, בתוך סלעים שזה עתה נחשפו מתוך כיפת הקרח הנסוגה, ותוארכו ללפני כ-3.75 מיליארד שנים. על אף השינויים הרבים שעברו על הסלעים מאז שנוצרו, ושהשפיעו על הרכבם ועל סידורם המרחבי של המינרלים שלהם, הצליחו החוקרים להראות באופן משכנע למדי שהם נוצרו על גבי קרקעית של ים רדוד. המבנים השכבתיים העדינים, שמופיעים בתוך הסלעים, מתאימים בצורתם ובמאפייניהם הכלליים למאובני סטרומטוליטים מאוחרים וברורים יותר. בנוסף, תכולת יסודות הטיטניום והאשלגן בתוך הסטרומטוליטים נמוכה משמעותית מריכוזם בסלע שמסביב להם, ממצא התומך בכך שמדובר בשכבות ששקעו בעקבות פעילות ביולוגית ולא כתוצאה מהצטברות של חרסיות.

השכבות נוצרו מחיידקים, אבל גם מפעילות לא ביולוגית. סלע המכיל סטרומטוליטים שהתגלה בארה"ב | צילום: ויקיפדיה, James St. John

בחינה מחודשת

אולם בעת האחרונה פרסמה קבוצת מחקר אחרת מחקר סותר, הטוען שהזיהוי של הסלעים מגרינלנד כסטרומטוליטים הוא שגוי, ושמדובר בטעות מדעית. צוות החוקרים החדש בחן שוב את אתר התגלית בגרינלנד ובדק את הסלעים בדרכים נוספות על אלה שתוארו במחקר הקודם, שבחן את המבנה הפנימי של הסלע בחתך אחד בלבד.

ראשית, הם ניסרו דוגמה מתוך הסלע ובחנו את המבנה הפנימי שלו מהצד, בניצב לפני השטח. להפתעתם, דפוס השיכוב השתנה עם כיוון הבחינה. השיכוב העדין וה"פרוע" האופייני לסטרומטוליטים, שהופיע על פני השטח, נעלם, ובמקום זאת התקבל שיכוב אחיד וישר ללא הפגמים המזעריים שנוצרים בעקבות גדילה לא אחידה של מושבת החיידקים.

דגמי שיכוב מנוגדים כאלה אינם מתאימים לסטרומטוליטים, אך הם מופיעים בעקבות בסלעים מותמרים, שעברו שינויים בעקבות חשיפה ללחץ גבוה וטמפרטורה גבוהה. הסלע, שבמקור הורכב משכבות, ככל הנראה נלחץ מכיוון אחד, מה שגרם לשכבות להתקמט ולקבל צורה אופיינית לסטרומטוליטים מכיוון הסתכלות מסוים. במקביל, הסלע עבר מתיחה בכיוון הניצב לכוח הלחיצה הקודם, ולאורכו השכבות לא עברו קימוט אלא החלקה, ונעשו ישרות יותר.

החוקרים גם בחנו שוב את הרכב היסודות של הסטרומטוליטים המשוערים ושל דוגמאות סלע נוספות סביבם. הם מצאו שמבני הסטרומטוליטים הם לא המרכיבים היחידים בסלע העניים בטיטניום ובאשלגן, ושקיימים בו חלקים שידוע שאינם ממקור ביולוגי, אך הם בעלי הרכב דומה לסטרומטוליטים המשוערים, מה שמחליש עוד יותר את טענות קבוצת המחקר הראשונה. שני הממצאים האלה מצטרפים לעוד כמה נתונים המוצגים במאמר, ומכרסמים בהיתכנות שבסלעים האלה אכן קיימות ראיות לחיים לפני 3.7 מיליארד שנים.

פרסום זה מחזיר את הבכורה על ראשוני מאובני הסטרומטוליטים אל תקופה צעירה יותר בהיסטוריה של כוכב הלכת, לפני 3.5 מיליארד שנים 'בלבד'. מאובנים אלה אותרו באזור הפילבארה בצפון מערב אוסטרליה. הם השתמרו במצב טוב בהרבה לעומת הסלעים שנחקרו בגרינלנד, ויש הסכמה לגבי האותנטיות שלהם בקרב הקהילה המדעית. לא רחוק משם, ב-Shark Bay לחופי מערב אוסטרליה, נמצאת אחת מאוכלוסיות הסטרומטוליטים המודרניות הבודדות שעדיין קיימות על כדור הארץ. ההשערה היא שמאז הופעת בעלי החיים, נדחקו צורות החיים המיקרוביאליות האלה אל אזורי מחייה נישתיים, היכן שהם מוגנים מפגיעה בידי יצורים שוכני קרקעית.