Livets historie – gjennom fire milliarder år

Geologer irriterer seg ofte over alle plantene som dekker over fjellet. Men det er det ingen grunn til.

Sammen med platetektonikk er eksistensen av liv en av de viktigste faktorene som skiller Jorden fra de andre planetene i solsystemet, og det er umulig å forstå klodens spesielle geologi uten å ta hensyn til biologien. Det er livet som opprettholder vår oksiderende atmosfære, og livet regulerer konsentrasjonen av karbondioksid og andre klimagasser.

Livet er bergartsdannende og bygger mektige kalksteiner. Økonomisk viktige forekomster av kull, olje, gass og mange sulfid- og jernmalmer er dannet ved hjelp av organismer. Livet er av kritisk betydning for forvitring og erosjon. Og nå, i moderne tid, har én enkelt art begynt å kontrollere mange geologiske prosesser, fra massetransport til atmosfærekjemi.

Det første liv

Men det har ikke alltid vært slik. I begynnelsen var Jorden død. «Jorden var øde og tom» heter det i Skapelsesberetningen. Vi vet ikke når, hvor eller hvordan livet oppstod, men vi finner mulige spor etter archaea (bakterieliknende organismer) så langt tilbake som 3,8 milliarder år. Det er interessant at slike organismer i dag er vanlige i varme kilder og tåler svært høye temperaturer. Kanskje er dette et minne om temperaturforholdene på Jorden i den første tiden? Fotosyntetiserende organismer (cyanobakterier, tidligere kalt blågrønne alger) begynte snart å skille ut oksygen – en gift for de fleste archaea – og for ca. 2,4 milliarder år siden (tidlig i proterozoikum) kom det til et vippepunkt som vi kaller «Den store oksideringen». Mange jernforekomster stammer fra rundt denne tiden, og de tolkes ofte som produkter av oksidering av jern i verdenshavene.

En annen bemerkelsesverdig hendelse på denne tiden var at ulike bakterier gikk i symbiose og sammen dannet de første eukaryoter – celler med cellekjerne. Dette ga mulighet for kjønnet reproduksjon, som er en effektiv evolusjonær mekanisme. Etter hvert begynte slike celler å slå seg sammen og danne et høyere nivå i det symbiotiske hierarkiet: den flercellede organismen. Tvilsomme sporfossiler etter mulige flercellede dyr finnes fra opptil én milliard år tilbake, men gode kroppsfossiler finnes først fra ediacaratiden, for omtrent 560 millioner år siden. Disse store, ofte velbevarte fossilene av mange ulike arter er høyst gåtefulle, og det er vanskelig – om ikke umulig – å plassere de eksotiske formene blant nålevende grupper.

Utvikling gjennom 540 millioner år

Så skjer plutselig alt på en gang. For omtrent 540 millioner år siden, tidlig i kambrium, starter en eksplosjonsartet evolusjonær fase som tilsynelatende på kort tid frambringer alle de moderne dyregruppene. Trilobittene, som representerer kanskje den mest vellykkede dyrerekken, nemlig leddyrene, er blitt et slags ikon for denne tiden. Fra 520 millioner år siden har vi fossiler av talløse arter av maneter, svamper, bløtdyr, leddyr, pigghuder, brachiopoder, og til og med virveldyr i form av primitive fiskeliknende former. Det kan nok tenkes at røttene til disse gruppene ligger lenger tilbake i tid, men det er likevel et uforklart faktum at vi ganske plutselig ser en slik voldsom framkomst av avanserte livsformer. Kanskje skyldes denne episoden klimaendringer, økt oksygen i atmosfæren eller andre ytre forhold, eller kanskje hadde den evolusjonære og økologiske årsaker slik som mer kompliserte næringskjeder, mer effektive evolusjonære mekanismer eller utvikling av harde kroppsdeler som både ga nye funksjonelle muligheter og bedre bevaringspotensial som fossiler.

Etter «Den kambriske eksplosjonen» utvikler livet seg i stadig nye retninger. Plantene og dyrene går på land i ordovicium, silur og devon, og i karbon domineres landjorden av insekter og andre leddyr, amfibier og mektige skoger av primitive trær (bregner, kråkefotplanter og snelleplanter).

Krypdyrene oppstår i karbon, dinosaurene og de første ekte pattedyrene i sen trias, og fuglene i jura. Dekkfrøede blomsterplanter, som er så dominerende i nåtidens flora, blir vanlige først i kritt. Det er liten tvil om at framveksten av blomster, gress og frukttrær hadde kolossal betydning for mange dyregrupper, ikke minst insekter og pattedyr. Fra begynnelsen av paleogen, for 65 millioner år siden, blir pattedyrene den dominerende gruppen av store dyr på land. Dinosaurenes tidsalder hadde da vart i hele 165 millioner år,

I løpet av hele denne tiden ser vi en stadig tendens til at dyr inngår i symbiotiske og sosiale relasjoner. I ekstreme tilfeller, som med de sosiale insektene, utgjør disse systemene en slags superorganismer, som et naturlig neste trinn etter de tidligere symbiotiske hendelsene. Menneskenes samfunn illustrerer dette godt. Menneskets evolusjon har vært gradvis, og det er derfor ikke så lett å sette fingeren på akkurat når «det moderne mennesket» oppstod, men 200.000 år siteres ofte. Likevel er det først med landbruk, skriftspråk, avansert teknologi og medisin at mennesket virkelig har begynt å bli en viktig faktor i Jordens integrerte systemer. Vi lever i «antropocen» – en tid som skiller seg fra tidligere perioder ved en rekke nye, viktige geologiske og økologiske prosesser igangsatt av mennesket selv.

Tre store æraer – to store masseutslettelser

Allerede på Darwins tid hadde geologene observert at fossilene markerer tre store æraer fra kambrium til nåtid: paleozoikum, mesozoikum og kenozoikum. Fauna og flora er ganske ulike fra æra til æra, og grensene synes temmelig skarpe. Utover på 1900-tallet ble det stadig klarere at dette gjenspeiler to store pulser av masseutryddelse.

Slutten av paleozoikum markeres av den største masseutryddelsen av dem alle, på grensen mellom perm og trias, for 251 millioner år siden. Det anslås at 96 % av alle arter i havet døde ut, og 70 % av alle virveldyrene på land. Riktignok vet vi ennå ikke nøyaktig hvor raskt dette skjedde, men uansett har vi å gjøre med en dramatisk og uhyggelig hendelse.

Slutten av mesozoikum, eller overgangen kritt-paleogen, markeres av en noe mindre masseutryddelse, der blant annet dinosaurene og ammonittene døde ut.

Senere har paleontologer og biologer identifisert flere faser av rask utdøing. Særlig dramatiske var overgangen ordovicium-silur, for 444 millioner år siden, en hendelse i sen devon, for 375 millioner år siden, og trias-jura-grensen, for 200 millioner år siden.

Disse og en del mindre hendelser er av de største mysteriene i Jordens historie. Hva skjedde? Det mangler ikke på teorier, og sannsynligvis finnes det ikke én enkelt mekanisme som var skyld i alle masseutryddelsene.

Kritt-paleogen-hendelsen er nok den som er best studert. Den er knyttet til et kolossalt meteorittnedfall i havet utenfor nåværende Mexico, men skjedde også omtrent samtidig med voldsomme vulkanutbrudd i India. Vulkanisme ser i det hele tatt ut til å være en gjenganger. Sammenhengen mellom de enorme utbruddene i nåværende Sibir senest i perm, og den omtrent samtidige perm-trias-utryddelsen er spesielt påfallende, men også trias-jura-utryddelsen faller i tid sammen med massiv vulkanisme. Andre hendelser som ser ut til å falle sammen med masseutdøing er raskt fall i havnivå, rask klimaendring (særlig oppvarming), og oksygenfattigdom i havet. Det finnes sannsynligvis et nettverk av årsakssammenhenger mellom disse ofte mer eller mindre samtidige hendelsene – det virker som om hele likevekten i naturen faller sammen som et korthus.

Våre dagers masseutryddelse, som muligens er den hittil raskeste, krever nok andre forklaringsmodeller.

Kilden til viten om utdødde livsformer

Vi har mange ulike verktøy til hjelp i det store arbeidet med å avdekke livets historie, men fossilene står sentralt. Fossiler er ikke sjeldne. En øvet paleontolog ser tegn etter urgammelt liv nær sagt overalt, bortsett fra i områder med bare magmatiske og sterkt metamorfe bergarter. I Oslo, hvor jeg bor, ligger fossilene noen steder og slenger på fortau og i blomsterbed, utrast fra veiskjæringer og småknauser. Folk haster forbi. Kontrasten mellom disse vitnesbyrdene fra de store tidsdyp og de trivielle urbane omgivelsene – RIMI-butikker og reklameplakater – er vakker og tankevekkende.

I Norge finner vi fossiler mange steder, men først og fremst i Oslofeltet og på Svalbard. Begge disse områdene er viktige referanseområder for internasjonal paleontologisk forskning. Likevel er disse kolossale mengdene med fossiler små sammenliknet med det ufattelige antallet organismer som har levd, strevd og dødd gjennom geologisk tid. Fossilene gir oss bare glimt av fortidens biodiversitet, men nok til å belyse de store linjene. I senere år er genetiske data fra DNA og RNA hos nålevende organismer blitt viktige informasjonskilder til livets evolusjonære historie, men det er fortsatt bare fossilene som gir oss konkret informasjon om utdødde livsformer.

Beskrivelser av de enkelte dyre- og plantearter har en egenverdi som dokumentasjon av fortidens biodiversitet. Men ikke mindre viktig er det å se artene i en evolusjonær og økologisk sammenheng. Hva kan dyresamfunnene fortelle om miljøet de levde i, for eksempel klima, havdyp og geografi? Ordet «fossil» vekker gjerne assosiasjoner til trilobitter og dinosaurer. Men studier av mikrofossiler er også en viktig del av paleontologien. Encellede organismer som foraminiferer, dinoflagellater, radiolarier, diatomeer og kokkolittoforer har sine egne evolusjonære historier. De kan finnes i tusenvis i små boreprøver fra for eksempel oljeboring på sokkelen, og med sin store artsrikdom er de uvurderlige som markører for prøvens alder og avsetningsmiljø. I klimaforskning er mikrofossilene spesielt nyttige, ikke bare fordi ulike arter foretrekker ulik temperatur, men fordi skallenes isotopiske sammensetning kan brukes som klimaindikator.

Paleontologi – en kilde til ettertanke

Paleontologi er en vitenskap i sterk utvikling. Med sitt tverrfaglige utgangspunkt tiltrekker den seg studenter fra både geologi og biologi. Selv om kvantitative og analytiske metoder blir stadig viktigere, og paleontologien stadig mer dreier seg om testing av hypoteser, er tradisjonell detaljkunnskap om organismenes form og levevis stadig vekk helt uunnværlig.

Paleontologi er en nyttig hjelpevitenskap for bl.a. stratigrafi (oppbygging av den geologiske tidsskalaen) og paleoklimatologi, men enda viktigere er det at livet står så sentralt i Jordens historie generelt. Å forstå hvordan livet har utviklet seg og samspilt med andre prosesser på Jorden framstår som et av de viktigste vitenskapelige, og dermed kulturelle, oppgaver overhodet. Det er ikke uten grunn at Darwins «Artenes opprinnelse», hvor paleontologien spiller en stor rolle, stadig blir kåret til tidenes viktigste bok. Paleontologien sier oss noe om menneskets stilling, om den lange historien som ligger bak oss og resten av dagens økosystemer, og minner oss om hvor umistelig alt dette er.

Skrevet av Øyvind Hammer