890 miljoen jaar oude fossiele resten van sponzen in Canadese bergen zijn mogelijk oudste dierlijk leven ooit gevonden

De rotsen met de sporen werden gevonden in een afgelegen, bergachtige streek in de Northwest Territories die enkel per helikopter te bereiken is. Geologe Elizabeth Turner van de Laurentian University in Ontario voert er al sinds de jaren 80 opgravingen uit. Zowat een miljard jaar geleden was dat gebied de bodem van een zee. 

Nu heeft Turner in dunne doorsneden van de rotsen kenmerkende driedimensionele microstructuren gevonden die lijken op het skelet van een soort spons die vandaag nog onder meer in de Middellandse Zee gevonden wordt, Spongia officinalis, de badspons.  

De datering van aangrenzende rotslagen wijst erop dat de rotsen zo'n 890 miljoen jaar oud zijn en stammen uit een periode die het Neoproterozoïcum genoemd wordt. Dat duurde van 1.000 tot 541 miljoen jaar geleden en werd gevolgd door het Paleozoïcum, meer bepaald door het Cambrium. 

Als mensen aan dieren denken, is een spons waarschijnlijk niet het eerste dat hen voor de geest komt. Maar sponzen, in het water levende ongewervelde dieren die zich op de zeebodem of iets anders vastzetten en zachte, poreuze lichamen hebben met een inwendig skelet, behoren tot de meest succesvolle dierengroepen.

"Ze hebben geen zenuwsysteem, geen spijsverteringssysteem en geen bloedvatenstelsel", zei professor Elizabeth Turner. "Maar ze hebben wel een verbazingwekkende machine om water mee te pompen, die gemaakt is uit gespecialiseerde cellen en die ze gebruiken om zeewater door hun lichamen te laten bewegen en er voedsel uit te filteren." 

Sommige sponzen hebben skeletten die gemaakt zijn uit microscopische staafjes kwarts of calciet - twee gesteenten. Andere sponzen hebben skeletten die bestaan uit een taai eiwit, spongine genaamd. Dat vormt een complex driedimensioneel netwerk dat het zachte weefsel van het dier ondersteunt. De Canadese fossielen behoren tot die laatste categorie van sponzen, die Keratosa genoemd worden. 

"Het is de overblijvende structuur van het 3D-netwerk van het spongine-skelet die bewaard is gebleven en die zo karakteristiek is", zei Turner. 

Deze structuur, die zichtbaar is onder een microscoop, bestaat uit kleine buisjes die zich vertakken en weer samenkomen om het netwerk te vormen. De grootte van de sponzen zou zo'n 0,4 centimeter geweest zijn. 

Turner zei dat het er op lijkt dat de sponzen net onder het oppervlak van het rif in holten leefden en in holten op het oppervlak. 

De aarde is meer dan 4,5 miljard jaar geleden gevormd en de eerste levensvormen, bacterie-achtige, mariene, eencellige organismen, ontstonden honderden miljoenen jaren later, zo'n 3,7 miljard jaar geleden.  

Complexe, meercellige levensvormen ontstonden relatief laat in de geschiedenis van de aarde. Wanneer dat juist was en hoe die eerste levensvormen er uitzagen, dat zijn kwesties waar flink over gedebateerd wordt. 

Een raadselachtig, geribbeld organisme met de vorm van een pannenkoek dat Dickensonia genoemd wordt, wordt beschouwd als een kandidaat voor het oudste bekende dier. Dickensonia stamt uit het Ediacarium-tijdperk, de laatste periode van het Neoproterozoïcum en wordt gedateerd op zo'n 575 miljoen jaar oud. De oudste fossielen van sponzen waarover geen discussie bestaat, dateren uit het Cambrium en zijn zo'n 540 miljoen jaar oud.

Vóór het Cambrium, de periode die volgt op het Neoproterozoïcum, zijn er maar weinig fossiele vondsten, waarschijnlijk omdat die vroege levensvormen zachte lichamen hadden, die slechts zelden gefossiliseerd worden. In het Cambrium ontwikkelden dieren voor het eerst harde skeletten, uitwendige skeletten en schelpen, zodat de kans veel groter werd dat die bewaard zouden blijven en er inderdaad meer fossielen gevonden worden. 

"Dat soort fossielen behoort toe aan meer gecompliceerde dieren - het is duidelijk dat er een voorgeschiedenis moet zijn van eenvoudigere dieren zoals sponzen die eerst ontstaan zijn", zei Turner. 

"Het feit dat er een langdurige voorgeschiedenis is, is niet verrassend", zei ze, "maar de duur ervan alleen al - een paar honderden miljoenen jaren - kan voor sommige wetenschappers een beetje onverwacht zijn."  

Turner is ervan overtuigd dat dieren veel vroeger ontstaan zijn dan uit het huidige fossielenbestand blijkt en er is een techniek die haar gelijk lijkt te geven. 

Wetenschappers gebruiken een techniek die ze de moleculaire klok noemen, waarbij ze de snelheid van de genetische mutaties analyseren om te achterhalen wanneer bijvoorbeeld twee soorten zich van elkaar gesplitst hebben. 

Die techniek wijst op een veel vroegere datum voor het ontstaan van de eerste sponzen dan de fossielen, namelijk zo'n miljard jaar geleden. Maar tot nu toe was daarvoor nog geen fysiek bewijs gevonden. 

Veel wetenschappers denken dat tot de eerste groepen van dieren die ontstaan zijn, zachte sponzen of sponsachtige dieren zullen behoord hebben, dieren die geen spieren of zenuwen hebben maar wel andere kenmerken van eenvoudige diersoorten, zoals cellen met een gedifferentieerde functie en sperma.  

Het lijdt echter geen twijfel dat er weinig overeenstemming of zekerheid is over zowat alles dat zo'n miljard jaar oud is, en andere wetenschappers zullen dus ongetwijfeld de bevindingen van Turner grondig onderzoeken en bediscussiëren. 

Een aantal collega's, die niet deelgenomen hebben aan de studie, zijn alvast positief. "Ik denk dat ze behoorlijk sterke argumenten heeft. Ik denk dat het zeker verdient gepubliceerd te worden - het legt de bewijzen op tafel zodat andere mensen ze kunnen beoordelen", zei David Bottjer, een paleobioloog aan de University of Southern California. 

"Ik denk dat dit oude sponzen zijn - enkel dit type van organisme heeft dit soort van netwerk van organische filamenten [fijne draden]", zei Joachim Reitner, een geobioloog en expert in sponzen aan de Duitse Georg-August-Universität Göttingen. 

"Alles op aarde heeft een voorouder. Het was altijd al voorspeld dat de eerste aanwijzingen voor dierlijk leven klein zouden zijn en cryptisch, een erg subtiele aanwijzing", zei Roger Summons, een geobioloog aan het Massachusetts Institute of Technology. 

"Het zou de eerste keer zijn dat er een fossiel van een spons gevonden is uit de periode vóór het Cambrium. En niet zomaar van voor het Cambrium, maar van ver ervoor - dat is het meest opwindende eraan", zei Paco Cardenas, een expert in sponzen aan de Uppsala Universitet in Zweden. Hij voegde er nog aan toe dat het onderzoek de schattingen van de moleculaire klok lijkt te bevestigen. 

"Het prachtigste eraan is de datering", zei Cardenas. "De ontdekking van fossiele sponzen van bijna 900 miljoen jaar oud zal onze kennis van de evolutie van de eerste dieren sterk verbeteren."

Die datering betekent ook, als bevestigd wordt dat het inderdaad om fossiele sponzen gaat, dat het dierlijk leven zich ontwikkeld heeft vóór twee belangrijke gebeurtenissen in de geschiedenis van de aarde waarvan tot nu altijd gedacht werd dat ze voorafgegaan zijn aan het ontstaan van dierlijk leven. 

De eerste daarvan is de laatste van twee periodes in de geschiedenis van de planeet waarin de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer sterk is toegenomen, tussen zo'n 830 en 540 miljoen jaar geleden. Wetenschappers gingen ervan uit dat pas na die toename het zuurstofniveau hoog genoeg lag om het ontstaan van dierlijk leven mogelijk te maken. Recent onderzoek heeft evenwel aangetoond dat sommige sponzen kunnen overleven met erg weinig zuurstof. 

De tweede belangrijke gebeurtenis was een enorm koude periode waarin de aarde mogelijk bedekt was met ijs of toch minstens gedeeltelijk bevroren was, ergens tussen zo'n 720 en 635 miljoen jaar geleden. 

De studie van professor Elizabeth Turner is gepubliceerd in Nature. Dit artikel is gebaseerd op een telex van het persagentschap Associated Press en een telex van Reuters.