Microfossili e stromatoliti
I microfossili si trovano nei deserti e negli scisti e sono di due varietà. Un tipo consiste in aggregati carbonacei sferici, o sferoidi, che possono misurare fino a 20 mm (0,8 pollici) di diametro. Questi assomigliano ad alghe e cisti di flagellati e sono ampiamente considerati come biogenici (prodotti da organismi viventi). L’altra varietà di microfossili è costituita da fili filamentosi carbonacei, che sono tubi cavi curvi lunghi fino a 150 micrometri (0,006 pollici). Molto probabilmente, questi tubi sono i resti fossili di organismi filamentosi. Centinaia di essi sono stati trovati in alcuni strati di roccia. I microfossili più antichi, e forse la più antica prova conosciuta della vita sulla Terra, provengono dal deposito di chert Apex in Australia occidentale. Il chert risale a 3,47 miliardi di anni fa e contiene almeno cinque specie di microfossili. Alcune di queste specie erano fotosintetizzatori precoci, mentre altre avevano processi metabolici che si basavano sul ciclo del metano. Una tale diversità suggerisce che le prime forme di vita erano molto più antiche del chert in cui sono state scoperte, forse fino a 4 miliardi di anni. Una collezione di microfossili molto più giovane, ma non meno affascinante, si è verificata nelle barriere d’oro di 2,8 miliardi di anni (letti di conglomerato con ricchi depositi d’oro) del bacino di Witwatersrand in Sud Africa. Questi letti sono notevoli perché contengono microfossili colonnari carbonacei lunghi fino a 7 mm (poco meno di 0,3 pollici) che assomigliano ad alghe, funghi e licheni moderni. Probabilmente estraevano l’oro dal loro ambiente nello stesso modo in cui lo fanno i funghi e i licheni moderni.
Le stromatoliti sono strutture stratiformi, a cupola o colonnari fatte da stuoie simili a fogli precipitati da comunità di microrganismi, in particolare alghe blu-verdi filamentose. I primi esempi dell’Archeano formano cupole alte fino a circa 10 cm (4 pollici). Le stromatoliti si presentano in molte delle cinture di pietra verde e granito del mondo. Nella cintura del lago Steep Rock di 2,7 miliardi di anni fa in Ontario, Canada, raggiungono i 3 metri (9 piedi) di altezza e diametro. Le stromatoliti hanno continuato a formarsi per tutto il tempo del record geologico e oggi crescono in acque intertidali calde, come esemplificato da quelle di Shark Bay in Australia occidentale. Esse forniscono la prova inconfutabile che la vita era iniziata sulla Terra usando la fotosintesi algale in comunità biologiche complesse e integrate entro 3,5 miliardi di anni fa.
Questi organismi archeani erano procarioti incapaci di divisione cellulare. Erano relativamente resistenti alle radiazioni ultraviolette e quindi erano in grado di sopravvivere durante la prima storia della Terra quando l’atmosfera non aveva uno strato di ozono. I procarioti furono predominanti fino a circa 1,7 miliardi – 1,9 miliardi di anni fa, quando furono superati dagli eucarioti (organismi che possiedono cellule nucleate). Questi ultimi facevano uso di ossigeno nel metabolismo e per la crescita e quindi si svilupparono abbondantemente nell’atmosfera sempre più ricca di ossigeno del primo Proterozoico (l’Eone Proterozoico si estendeva da 2,5 miliardi a 541 milioni di anni fa). Gli eucarioti erano capaci di divisione cellulare, il che permetteva al DNA (acido desossiribonucleico), il materiale di codifica genetica, di essere trasmesso alle generazioni successive.
All’inizio del Proterozoico sia i microfossili che le stromatoliti avevano proliferato. La presenza più nota di microrganismi si trova nella formazione di stromatoliti di Gunflint, che ha 2 miliardi di anni, nel bacino Huroniano dell’Ontario meridionale. Questi fossili microbici includono circa 30 tipi diversi con forme sferoidali, filamentose e spore fino a circa 20 micrometri (0,0008 pollici) di diametro. Sedici specie in 14 generi sono state classificate finora. I microfossili di questo tipo sono abbondanti, contengono materia organica ben conservata e sono estremamente simili ai microrganismi attuali come le alghe blu-verdi e i microbatteri. Ci sono microfossili comparabili dal primo Proterozoico in Minnesota e Michigan negli Stati Uniti, le isole Belcher nella baia di Hudson in Canada, la Groenlandia meridionale, l’Australia occidentale e la Cina settentrionale. Questi microbioti vivevano al tempo della transizione nella composizione chimica dell’atmosfera, quando l’ossigeno cominciò ad accumularsi per la prima volta.
Durante il tardo Proterozoico, gli stromatoliti raggiunsero il loro massimo sviluppo, si distribuirono in tutto il mondo e si diversificarono in forme complesse e ramificate. A partire da circa 700 milioni di anni fa, tuttavia, cominciarono a diminuire significativamente di numero. Forse i nuovi arrivati metazoi (organismi pluricellulari le cui cellule sono differenziate in tessuti e organi) mangiarono le alghe stromatolitiche, e la loro profusa crescita distrusse gli habitat di queste ultime.
C’è l’intrigante questione di quando la divisione sessuale è nata nelle forme di vita. Alla fine degli anni ’60, il paleobiologo americano J. William Schopf ha sottolineato che l’abbondante microflora della formazione Bitter Springs, risalente a 900 milioni di anni fa, nell’Australia centrale, comprende alcune alghe eucariotiche che hanno cellule in vari stadi di divisione disposte in forme simili a spore tetraedriche. Queste assomigliano alla tetrade di cellule spore delle piante viventi note per svilupparsi per divisione sessuale. In effetti, alla fine del Precambriano le condizioni erano state stabilite per l’esplosione della vita all’inizio dell’Eone Fanerozoico (che si estende da circa 541 milioni di anni fa ad oggi).