นักวิทย์พบ "หนอน" คือพระเอก เพราะเล่นบทหลักในวิวัฒนาการ ตัวการสำคัญเพิ่มออกซิเจนโลกยุคโบราณ

ในยุคออร์โดวิเชียน (ประมาณ 485 - 443 ล้านปีก่อน) มีช่วงเวลาประมาณ 30 ล้านปี ที่สิ่งมีชีวิตหลากหลายสายพันธุ์เกิดขึ้นมาเป็นจำนวนมากเรียกว่า “ความหลากหลายทางชีวภาพยุคออร์โดวิเชียนครั้งใหญ่ (the Great Ordovician Biodiversification Event)” ซึ่งงานวิจัยล่าสุดจากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ (Johns Hopkins University) พบว่าเหตุการณ์นี้อาจเกิดจากสิ่งมีชีวิตที่ดูเหมือนไม่ได้สำคัญเท่าไหร่นักในวิวัฒนาการโลกอย่าง “หนอน” ยุคโบราณ และสิ่งมีชีวิตไม่มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ ซึ่งชอนไชก้นมหาสมุทร จนทำให้เกิดการปล่อยออกซิเจนออกสู่มหาสมุทรและบรรยากาศนั่นเอง

มายา โกเมส (Maya Gomes) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาโลกและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นผู้เขียนอาวุโสของงานวิจัยนี้กล่าวว่า “เป็นเรื่องเหลือเชื่อจริง ๆ ที่สัตว์เล็ก ๆ ที่สูญพันธุ์ไปแล้วนี้สามารถเปลี่ยนแปลงวิถีประวัติศาสตร์วิวัฒนาการได้อย่างลึกซึ้ง ด้วยการศึกษานี้เราสามารถตรวจสอบเคมีของมหาสมุทรในยุคแรก ๆ และสามารถตีความบันทึกทางธรณีวิทยาใหม่ได้”

โกเมส และทีมวิจัยของเธอได้ปรับปรุงแบบจำลองเกี่ยวกับอัตราการเพิ่มของออกซิเจนในช่วงหลายร้อยล้านปี เพื่อให้เข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงของระดับออกซิเจนส่งผลต่อเหตุการณ์วิวัฒนาการขนาดใหญ่อย่างไร

การขุดของหนอนทำให้ตะกอนต่าง ๆ ที่ถูกทับถมกันอยู่เกิดผสมกัน และนั่นเป็นการทำให้แร่ธาตุที่เคยถูกทับถมอยู่ลึก เช่น ไพไรต์ ซัลเฟอร์ หรืออินทรีย์คาร์บอน ผุดขึ้นมาสัมผัสกับออกซิเจนได้มากขึ้น ซึ่งความรู้ดั้งเดิมชี้ว่า เมื่อไพไรต์ถูกขุดขึ้นมาแล้วสัมผัสกับออกซิเจน มันจะเป็นการทำลายไพไรต์ แต่ผลลัพธ์จากการศึกษาใหม่นี้พบว่าเมื่อตะกอนถูกขุดขึ้นมาแล้ว มันจะส่งผลให้เกิดการก่อตัวของแร่ไพไรต์มากขึ้น ซึ่งการก่อตัวและการทับถมไพไรต์นี้ ก็จะล็อคองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ ไว้ จนส่งผลให้มีปริมาณออกซิเจนในมหาสมุทรและบรรยากาศเพิ่มขึ้นทางอ้อม ยิ่งไพไรต์ก่อตัวและฝังอยู่ใต้โคลน ดิน หรือทรายมากเท่าไหร่ ระดับออกซิเจนก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นมากเท่านั้น

นักวิทยาศาสตร์ตรวจวัดแร่ไพไรต์จาก 9 แห่งตามแนวชายฝั่งแมริแลนด์ของอ่าวเชซาพีก ซึ่งยึดถือเป็นตัวแทนสำหรับสภาพมหาสมุทรในยุคแรกเริ่ม พบว่าไซต์ที่มีตะกอนผสม (คือตะกอนที่ถูกหนอนชอนไชจนตะกอนต่าง ๆ ผสมกัน) ในระดับตื้นไม่กี่เซนติเมตร จะมีปริมาณไพไรต์มากกว่าไซต์ที่ไม่มีตะกอนผสมและไซต์ที่ผสมในระดับลึก การค้นพบนี้สามารถเข้ามาท้าทายสมมุติฐานเดิมที่เคยตั้งว่า ความสัมพันธ์ระหว่างไพไรต์กับการผสมตะกอน ไม่ว่าจะอยู่ตำแหน่งไหน เมื่อเวลาผ่านไปก็จะยังคงมีปริมาณไพไรต์เท่าเดิม 

เมื่อนักวิจัยใช้ความสัมพันธ์ใหม่ ระหว่างไพไรต์กับความลึกของตะกอนผสม เข้ากับแบบจำลองที่มีอยู่ พวกเขาก็ค้นพบว่า ระดับออกซิเจนบนโลกยุคแรกเริ่มนั้นค่อนข้างคงที่เป็นเวลานานหลายร้อยล้านปี จนกระทั่งก้าวเข้าสู่มหายุคพาลีโอโซอิก (ประมาณ 251 - 539 ล้านปีก่อน) ระดับออกซิเจนก็เพิ่มขึ้น โดยเพิ่มขึ้นอย่างมากยุคออร์โดวิเชียน (เป็นยุคย่อย ที่อยู่ในมหายุคพาลีโอโซอิก) ซึ่งปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นอย่างมากนี้ ก็น่าจะมีส่วนทำให้เกิดเหตุการณ์ความหลากหลายทางชีวภาพครั้งใหญ่ (Great Ordovician Biodiversification Event) ซึ่งก็คือการที่สายพันธุ์สิ่งมีชีวิตจำนวนมากต่างเกิดขึ้นมา และขยายพันธุ์ไปได้อย่างมากนั่นเอง

วิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Geochimica et Cosmochimica Acta. ฉบับวันที่ 1 มิถุนายน 2024 ที่ผ่านมา

ที่มาข้อมูล SciTechDaily, ScienceDirect

ที่มารูปภาพ Freepik