Incertezze sulla più antica documentazione fossile di diatomee

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8047 (2023) Citare questo articolo

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Gli orologi molecolari stimano che le microalghe di diatomee, uno dei principali produttori primari della Terra, abbiano avuto origine vicino al confine Triassico-Giurassico (200 milioni di anni fa), che è vicino per età ai primi fossili di diatomee generalmente accettati del genere Pyxidicula. Durante una vasta ricerca di diatomee giurassiche in venticinque siti in tutto il mondo, tre siti hanno prodotto microfossili inizialmente riconosciuti come diatomee. Dopo aver applicato rigorose misure di salvaguardia e criteri di valutazione, tuttavia, i fossili trovati in ciascuno dei tre siti sono stati respinti come nuovi reperti di diatomee. Ciò ci ha portato a riesaminare sistematicamente le prove pubblicate a sostegno dei fossili di Pyxidicula del Giurassico inferiore e medio. Sebbene Pyxidicula assomigli ad alcune diatomee radiali centriche esistenti e abbia stati caratteriali che potrebbero essere stati simili a quelli delle diatomee ancestrali, descriviamo numerose fonti di incertezza riguardo all'affidabilità di questi documenti. Concludiamo che i fossili di Pyxidicula del Giurassico inferiore erano molto probabilmente nannofossili calcarei, mentre la specie Pyxidicula del Giurassico medio è stata riassegnata al Cretaceo inferiore ed è probabilmente un'ameba testata, non una diatomea. L'esclusione dei fossili di Pyxidicula allarga il divario tra il tempo stimato di origine e la più antica documentazione fossile di diatomee abbondanti fino a 75 milioni di anni. Questo studio sottolinea le difficoltà nella scoperta e nella convalida di antichi microfossili.

La nostra conoscenza della biodiversità e dell’evoluzione del passato è modellata in gran parte dalla documentazione fossile, che soffre di livelli variabili di incompletezza1. Questa incompletezza altera la nostra comprensione delle dinamiche di diversificazione2, dei tassi di evoluzione3 e dei possibili impatti di diversi lignaggi sul paleoambiente. In assenza di una documentazione fossile completa, gli orologi molecolari possono fornire importanti informazioni sullo schema e sulla tempistica degli eventi chiave nella storia evolutiva di un lignaggio. Sebbene potenti, i tempi di divergenza dedotti dagli orologi molecolari sono più accurati quando includono un ampio insieme di punti di calibrazione fossili, rilassano l'assunzione di un orologio molecolare rigoroso (cioè un tasso costante di cambiamento evolutivo) e tengono conto dell'eterogeneità nei tassi di speciazione. ed estinzione attraverso la filogenesi4. La probabilità di scoprire il fossile più antico rappresentativo di qualsiasi stirpe è incredibilmente piccola, con conseguenti lacune tra il fossile più antico registrato e le età stimate dagli orologi molecolari. Numerosi lignaggi come i foraminiferi e le angiosperme presentano grandi differenze tra l'età stimata dei cladi e i fossili più antichi scoperti5,6,7. Sebbene gli orologi molecolari forniscano informazioni sulla linea temporale della diversificazione, i fossili forniscono una prova diretta della ricchezza delle specie e degli stati caratteriali presenti in un momento particolare nella storia di un lignaggio.

Le diatomee sono eucarioti fotosintetici distribuiti a livello globale con forti influenze sul ciclo biogeochimico globale di azoto, fosforo, carbonio, ossigeno e silice8. Sebbene la nostra comprensione delle relazioni filogenetiche e dell’evoluzione del genoma delle diatomee sia progredita rapidamente negli ultimi dieci anni, i progressi nella nostra comprensione dei primi reperti fossili delle diatomee non hanno tenuto il passo. Gli orologi molecolari suggeriscono che le diatomee abbiano avuto origine vicino al confine Triassico-Giurassico (circa 200 Ma)5, che è relativamente vicino ai più antichi fossili di diatomee conosciuti del periodo Giurassico inferiore (circa 182 Ma). Questi fossili sono costituiti da due specie di diatomee del genere Pyxidicula, estratte da una spugna fossilizzata (Phymatoderma) raccolta dagli scisti del Liasico superiore a Boll, in Germania9. Un secondo record di Pyxidicula del Giurassico medio (174–163 Ma) include una specie di diatomee che è stata estratta anche da una spugna fossilizzata (Spongelites fellenbergi) raccolta nell'Oberland bernese, Svizzera10. I successivi reperti disponibili provengono dai depositi del Cretaceo inferiore superiore (Aptiano, 125–115 Ma) nell'Australia orientale11,12,13,14 e dai sedimenti di acque profonde del Mare di Weddell (113–110 Ma)15,16, che vantano una diversa comunità di diatomee. Da questo momento in poi nella storia geologica, i reperti fossili indicano che le diatomee divennero diffuse e abbondanti su scala globale17,18.