Za průkopníka mikropaleontologie a objevitele ne-stromatolitových mikrofosilií je považován Stanley A. Tyler. Na snímku se svým synem na pikniku v roce 1942. Kredit: Geology dept. archive University of Wisconsin-Madison

S pojmem nejstarší fosilie bychom měli zacházet opatrně. Jednak proto, že u nich platí: čím starší, tím je datování přibližnější, a tak se různé týmy u stejného vzorku mnohdy neshodnou. Občas se stane, že stejný tým sám sebe po čase popře a jindy se předpokládaný život ukáže být jen hříčkou anorganických pochodů, kterým se při tom všem bublání, usazování a krystalizací podařilo vytvořit struktury, které tělesným schránkám mikrobů jakoby z oka vypadly.  Je tu ale ještě něco, na co je potřeba si při šermování pojmy „nejstarší život“ dát pozor - zda se mluví o něčem, co „je vidět“, a nebo co vidět není.

Jedna z prvních fotografií mikrofosilií od Hořejšího jezera pochází z padesátých let. (Geology dept. Archive University of Wisconsin-Madison)

Stanley Tyler

Byl placen za průzkum  možných ložisek železné rudy na severu Ameriky. Když jednou o víkendu rybařil na Hořejším jezeře v Ontariu, zaujaly ho na pobřeží nějaké „šutry“. Jako správný geolog si jich pár vzal s sebou do Madisonu. Byly to prekambrijské sedimenty a po jejich vybroušení  Tyler spatřil v mikroskopu něco, co mu připadalo jako spleť těl různých mikroorganismů. Stáří formace, z níž vzorek pocházel již tehdy znal: 2 miliardy let. To se psala padesátá a šedesátá léta minulého století a tehdy začal kolem sebe drze šířit kacířskou myšlenku, že jde o schránky pravěkých mikroorganismů. Možná tak trochu pod dojmem stromatolitů, které již tehdy byly geologům známy. I to, že jsou dokonce starší, než Tylerův nález z pomezí USA a Kanady. I když stromatolity jsou také památky na život na planetě, věru těžko je nazývat mikrofosiliemi. Jsou to totiž jen vápnité usazeniny, které kdysi vytvořil kal bohatý na vápník. Ten se vysrážel, nebo nějak jinak dostal na povrch porostů možná sinicím podobných organismům v mělkých mořích. Vlastní „tělíčka“ organismů (respektive jejich otisk) v nich nenacházíme.

Mikrofosilie mikrobů podobných sinicím, Gunflintova formace, severní pobřeží Hořejšího jezera. Stáří „pouhých“ 1,9 miliardy let. Kredit: Daderot, Wikipedia.

Za nejstarší stromatolity byly ještě nedávno považovány ty z usazenin v oblasti Pilbara v západní Austrálii. Těm už táhne na 3,5 miliardy let. Do hry o „nejstarší památky na život“ se ale zapojil i nedávný objev v Grónsku. Pokud se u něj potvrdí, že jde o stromatolity, budeme mít doklad o existenci života na Zemi z doby před 3,7 miliard let. Ale ani v tomto případě nejde o zachovalé schránky, které by dávaly představu o velikosti a tvaru mikrobů. Podrobněji o tomto nálezu jsme psali zde.

Pilbara, řídce osídlený suchý region v Západní Austrálii. Kromě ložisek plynu, železné rudy a skalních maleb Aboriginců je pobřežní oblast známa pro výskyt stromatolitů z období prekambria a archaika. O něco více ve vnitrozemí je lokalita Apex Chert. Právě tam se podle některých paleontologů zachovaly v hornině prekambrijské mikrofosílie. Kredit: Hesperian, Wikipedia.

Za objevitele ne-stromatolitových mikrofosilií (někdy nazývaných „poctivými mikrofosiliemi“) a kterým je věnován tento článek, je označován Stanley A. Tyler. Od roku 1963 již není mezi námi. Má ale v šíření myšlenky zachovaných titěrností na pravěký život své pokračovatele. Tím nejznámějším je také Američan.

J. William Schopf

Proslavil se tím, že za fosilie pravěkých mikrobů označil vláknité útvary v australských Apex Basaltech, jejichž stáří se odhaduje na 3,5 miliardy let. Schopf se svými kolegy publikovali celou řadu prací podporujících teorii pozůstatků sinicím podobných organismů, které u protinožců zanechaly své otisky. Jejich prvenství, míněno co do jejich stáří, se zdálo být neotřesitelné. Až do loňského roku, kdy jako  blesk z čistého nebe přišel úder v podobě článku z pera austraských kolegů v prestižním časopisu Science. Mnohaletá práce Schopfova týmu tím byla zpochybněna. Přesněji řečeno, označena za nesmysl.

Skalní formace Apex Chert s vystupujícími granitovými bloky obklopenými uloženinami z období permu a křídy patří k nejstarším a nejlépe zachovaným (nedeformovaným) horninám na Zemi. Ve zde nafocené lokalitě v roce 1982 američtí geologové získali vzorky, v nichž se jim podařilo odhalit a nyní údajně i obhájit, přítomnost nejstarších mikrofosilií. Snímek je z roku 2010, kdy se na místo nálezu vědci nostalgicky vrátili. Kredit: John Valley, UW-Madison

Mikrofosilie, které fosiliemi nejsou

Podle Davida Wacey a jeho australských kolegů, mikrofosilie, které barvitě popsal Schopf v mnoha vědeckých pojednáních, jsou jen hříčkou chemických pochodů. Jeho kritika je podložena výsledky chemických rozborů, které potvrdily, že se ve skutečnosti o žádné pozůstatky živých organismů nejedná. A že se jen krystalizaci podařil husarský kousek - vytvořit tvary velikostně se podobající mikrobům. Pročež prý také Schopf žádný přímý důkaz, že jím popisované titěrnosti byly kdysi mikroorganismy, ještě nikdy nedoložil..

V nejnovější publikaci vědců z University of California a University of Wisconsin (Schopfův tým) se u vzorku z lokality Apex Chert starém 3,5 miliardy let uvádí, že fyzikálně chemická metoda na něm potvrdila, že obsažené mikroskopické struktury jsou biologického původu. Na snímku je výbrus analyzovaný v laboratoři WiscSIMS. Kredit: John Valley, UW-Madison

Jsou, nebo nejsou australské mikrofosilie blamáží?
Pojem Apex Chert, kterého se nálezy týkají, je geologům dobře znám. Tamní horniny patří mezi  nejstarší a nejlépe zachované na světě.  Ta dvě slůvka - nejlépe zachované, jsou hodně důležitá. Vypovídají o tom, že je nepotkal osud mnohých jiných, které se v průběhu času dostávaly do situací, které paleontologickým nálezům v hornině nesvědčí. Například překrytí jinými tektonickými deskami a tlaky, které si jen těžko dovedeme představit. Právě tato jedinečnost vedla Schopfa a jeho kolegy z University of California a University of Wisconsin k přesvědčení, že  nacházené mikroskopické struktury jsou biologického původu, které měly mít to štěstí, že se uchovaly neuvěřitelných 3,5 miliardy let.

Před několika dny vyšel ve Sborníku americké Akademie věd článek o nejstarší fosilní památce dokládající život na planetě. Je pod ním podepsáno pět autorů ze dvou amerických universitních institucí. Vedoucím kolektivu a prvním autorem je opět profesor J. William Schopf. Paleobiolog si tentokrát přizval do týmu zkušeného profesora geologie Johna W. Valley. Po zhruba deseti letech prý nyní mohou prohlásit, že odhalili 11 mikrobů náležejících k pěti samostatným taxonům a že u všech jejich morfologie a chemické podpisy dokládají, že kdysi šlo skutečně o živé organismy. Některé z fosilizovaných mikrobů mají představovat již vyhynulé tvory náležející mezi Archaea. Některé se ale podle nich zase podobají dnešním mikrobiálním druhům. Vědci v práci popisují, jak každý z těchto organismů mohl přežít tehdejší prostředí bez kyslíku.

Po zvětšení lze ve vzorcích z Apex Chert spatřit takovéto mikroskopické útvary. Podle Američanů to jsou mikrofosilie mikroorganismů. To z nich zároveň dělá i nejstarší „hmatatelné„ fosilie, jaké kdy byly nalezeny. Kredit: J. William Schopf, UCLA

To co je předmětem sporu, jsou mikrofosilie

Tedy něco, co není vidět pouhým okem, ale v mikroskopu ano. Schopf je poprvé popsal v časopise Science v roce 1993. Už tehdy psal o mikroorganismech uchovaných z doby nedlouho po vzniku naší matičky Země.

J. William Schopf. První autor publikace obhajující pravost australských mikrofosilií. Kredit: UCLA,Earth, Planetary, and Space Sciences

Až dosud mohl svou teorii podepřít jen tím, že si „myslí“, že jde o životní formy podle jejich válcovitých a vláknitých tvarů. Tato líbivá představa zapustila u veřejnosti hluboké kořeny. Chabá argumentace ale také vedla k tomu, že rostly řady pochybovačů. Vědecky existenci mikrofosilií zpochybnili dokonce i australští vědci, od nichž by se spíše očekávalo, že australskému „nej“ budou nakloněni.

V nejnovějším článku se Schopfovu týmu mělo podařit kritikům zavřít ústa

Pomocí iontového hmotnostního spektrometru SIMS, který vlastní wisconsinská universita v Madisonu, se spolupracovníkům Schopfa (Kouki Kitajima a Michael Spicuzza) podařilo z titěrností považovaných za pozůstatky schránek mikrobů, získat materiál obsahující uhlík. Dost na to, aby v něm mohli stanovit zastoupení jednotlivých izotopů. Prý to byla děsná piplačka, a proto jim to trvalo téměř patnáct let. Mikrofosilie jsou totiž osmkrát tenčí, než je průřez lidského vlasu. A jako bonus jsou jakoby zality v betonu s křemenem.

Stromatolity, Západní Austrálie, lokalita Žraločí zátoka. Jsou také mikrobiálního původu, ale mikrofosilie se v nich nezachovaly. Kredit: Paul Harrison,Wikimedia Commons.

Nakonec se to ale Schopfovu týmu podařilo a rozbor svědčí o dřívější metabolické funkci uhlíku (vysoké zastoupení C12). V závěru nejnovější Schopfovy publikace se proto objevila  formulace: Identifikovali jsme složitou skupinu mikrobů. Dělá to dojem, že Schopf má s jeho mikrofosiliemi pravdu. Umně to vše zabaluje do formulací známých faktů. Jako třeba, že v době, kdy byl metan významnou složkou atmosféry a kyslík v ní ještě chyběl, už na Zemi byly fototrofní bakterie opatřující si energii ze slunečního svitu. Že organismy, kterým dnes říkáme archea, produkovaly metan, který  gammaproteobakterie konzumovaly. Není divu, že i řada odborníků začala být přesvědčena, že to co objevil, jsou zachované schránky mikroorganismů.

David Wacey: „To, co Američané prohlašují za mikrofosilie, jsou ve skutečnosti pseudofosilie. Jde o produkt hydrotermálních dějů“. University of Western Australia, University of Bergen.

Závěr

Že na Zemi před více než 3,5 miliardami let bujel život, není pochyb. Protože ale Schopf na základě tvarů mikrofosilií popsal hned několik typů mikrobů z té doby, život podle něj musel vzniknout mnohem dříve. Z výzkumu jiných týmů také víme, že oceány na Zemi existovaly již před 4,3 miliardami let. Tedy více než 800 milionů let před tím, než mikrobi, o nichž je tento článek. Země měla oceány již 250 milionů let po svém zformování, a i když nemáme důkaz, že by už tehdy v nich bujel život, optimista Schopf nevidí důvod, proč by tomu tak nemělo být a jen nás čeká takové známky najít. Tuto představu přiživil i další z letošních paleontologických objevů. O ten se postarali Japonci pracující v Kanadě. Na severu Labradoru se jim podařilo najít něco, o čem tvrdí, že jsou to ty „nejstarší stopy života“. Jejich hodnota je 3,95 miliardy let. Tím se ještě více přiblížili celkovému stáří Země, odhadovanému na čtyři a půl miliardy let. Japonský nález je ale zcela jiná liga, než Schopfovy mikrofosilie. U nálezu v Kanadě jde totiž o beztvarou grafitovou vrstvu. V té žádné tvary připomínající organismy nejsou.  V podstatě to je „tuha“ vyprodukovaná životem. Svědčí o tom poměr izotopů C12 a C13.  Tím, že živí tvorové přijímají více uhlíku C12, vzniká v organickém materiálu nepoměr ve prospěch C12.  Tímto způsobem Cujoši Kimija z Tokijské univerzity získal argument, že jde o uhlík z fotosyntetizujících mikroorganismů, ačkoliv měl v ruce jen metamorfovanou hmotu.  V Kanadě tektonické pochody původní sedimenty převrstvily skalními masivy a vystavily je takovým tlakům a teplotě, při nichž vznikl krystalický grafit. O jeho organickém původu dnes svědčí už jen onen zjišťovaný nepoměr izotopů atomů uhlíku.

Waceyho tým transmisní elektronovou mikroskopií dokládá, že nejde o památku po buněčných stěnách. Žádný výsledek množení buněk, nýbrž struktura vzniklá krystalizací fylosilikátů. Kredit: Wacey, UWA.

Komentář osla

Z výše popsaného lze snadno nabýt dojmu, že to, co Schopf popisuje jako nejstarší mikrofosilie řady mikrobiálních druhů, fosiliemi také je. Bohužel k jeho smůle Waceyho australský tým, ve spolupráci s kolegy z britského Aberdeenu a Oxfordu, Schopfův postup zrekonstruovala. Pro mikrofosilie podává jiné vysvětlení. Pomocí elektronové mikroskopie a techniky laserové Ramanovy spektroskopie se oponentům Schopfa podařilo předložit přesvědčivé důkazy o tom, že to, co prohlašuje za fosilie, jsou ve skutečnosti jen pseudofosilie.

Z tohoto snímku je patrné, že uhlík, kterým nyní operují Američané jako důkazem existence mikrofosilií, je hojně přítomen v prasklinách i mimo vlastní struktury fylosilikátů. To, že Schopf u tohoto uhlíku prokázal jeho organický původ, není podporou pro jeho tvrzení, že to, co se na výbrusech horniny tváří jako shluky buněk,  jimi také před miliardami let bylo a že tyto struktury dnes můžeme označit za mikrofosilie. Anorganické krystaly fylosilikátů nemohou být a nejsou zbytky po mikrobech, a proto údajné mikrofosilie jsou ve skutečnosti jen pseudofosiliemi. Kredit: Wacey, UWA.

Konkrétně má jít o hydrologickou činností vzniklé minerální artefakty tvořené fylosilikátovými zrny, na něž se místy nabalil uhlík.
Schopf pochopitelně nemůže napsat, že desítky let psal nesmysly a ohrozit tak svou karieru. Nejspíš proto formulačně tak trochu mlží i ve svém nejnovějším článku. A daří se mu to. Populární tisk se jen hemží oslavnými články a komentáři vyzdvihujícími nejstarší mikrofosilie. Informace se podávají tak, jakoby se mikrofosilie již staly nezpochybnitelným faktem. Na takové závěry je ale příliš brzo.
Mnohem serióznější je závěr Waceyho týmu, podle něhož australské mikrofosilie jsou jen jedním z trapných omylů ve vědě. Nový Schopfův článek, dokládající v artefaktech přítomnost organického uhlíku, ve skutečnosti žádnou podporou dedukcí existence mikrofosilií není, i když to tak nyní media formulují.

Proč není? Například proto, že na obrázcích pořízených Waceym je jasně vidět, že uhlík je i mezi „fosiliemi“ v celé řadě puklin. A právě tam je často ve větší koncentraci, než v tom, co Schopf vydává za mikrofosilie. Organický uhlík, tedy to čím nyní argumentačně šermuje Schopf, se do útvarů jím nazývaných fosiliemi mohl snadno dostat odjinud a dokonce i později. O potvrzení existence mikrofosilií, jak je to prezentováno, tu nejde a momentální sláva amerického týmu je jen dočasnou záležitostí. Schopf nejspíš neodejde do důchodu s věhlasem, nýbrž s ostudou.

Literatura

Fralick, P., David, D. W. and Kissin, Stephen A. (2002). "The age of the Gunflint Formation, Ontario, Canada: single zircon U–Pb age determinations". Canadian Journal of Earth Sciences. 39 (7): 1085–1091
R. H. Dott, Jr.:  Serendipity and Stan Tyler’s Precambrian Gunflint Fossils. Department of Geology and Geophysics , University of Wisconsin-Madison
J. William Schopf el al., "SIMS analyses of the oldest known assemblage of microfossils document their taxon-correlated carbon isotope compositions," PNAS (2017). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1718063115
Wacey, D., et al., 3.46 Ga Apex chert ‘microfossils’ reinterpreted as mineral artefacts produced during phyllosilicate exfoliation, Gondwana Research(2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.gr.2015.07.010