De första djurens hav och grav
Borrkärnor genom en halv miljard år gammal havsbotten vittnar om den explosionsartade utvecklingen av djurarter på jorden. De visar också att djuren bevarades tack vare ett maousoleum av fin lera, kalkcement och svältande mikrober.
När djur dök upp på vår planet hade mikroskopiska livsformer dominerat under tre miljarder år. Men så, på relativt kort tid för 500 miljoner år sedan, under en period som vi kallar för kambrium, formligen exploderade mångfalden av synligt liv runt om i jordens hav. Vi vet ännu inte vad som orsakade denna explosion i artrikedom. Och dessutom kunde denna explosion i artrikedom ha gått oss helt förbi, eftersom många av djuren var omineraliserade, det vill säga saknade både skelett och skal.
Glimt av utvecklingen
När marina djur som saknar skal och ben dör så går de sönder, käkas upp och försvinner inom ett par timmar eller dagar. Därmed försvinner de även från framtidens fossilbibliotek. Eftersom de flesta marina djur är helt mjuka riskerar vårt fossilbibliotek att ge en missvisande bild av vad som levde en gång.
Konstigt nog finns det ett litet antal platser där även mjuka, omineraliserade djur bevarats. Man kan hitta dem idag som platta men detaljrika fossil. Fossiltypen med sin unika bevaring är uppkallad efter Burgess Shale i Kanada, där de upptäcktes 1909. Liknande fynd har senare gjorts i Chengjiang i Kina, Siriuspasset på Grönland, Kaili i Kina och några platser till. Vid dessa fyndplatser finns fossil av exempelvis maskar, leddjur och mollusker, och de ger en representativ bild av de djursamhällen som levde där och då. Varför djuren bevarades har varit ett debatterat mysterium, tills vi nu fått fler, avgörande ledtrådar från den gamla havsbotten i Chengjiang.
Det rika Chengjiang
Chengjiang i provinsen Yunnan i södra Kina har visat sig vara rikast av de kambriska fyndigheterna av omineraliserade djur. Under kambrium var platsen en havsmiljö på kontinentalsockeln nära ekvatorn. Djuren vilar nu i en gulaktig sten, där röd färg från järn ofta framhäver deras över femhundra miljoner år gamla detaljer, som magkanaler, antenner och till och med ögon.
Den vackra ockragula färgen på stenarna är dock ett dåligt omen för den som vill förstå den gamla havsbottens kemi, eftersom den tyder på grundlig vittring. Södra Kina har legat i ett monsunklimat i tiotals miljoner år, och regnet har fått det mesta av den ursprungliga havsbottens ämnen att rinna bort. Just dessa ämnen som vi skulle kunna använda för att förstå vad det var för slags miljö i dåtidens hav och atmosfär. För att finna dem igen, och svaren, måste vi borra djupt efter fin, ovittrad och stenhård havsbotten.
Chengjiangfossilet Leanchoilia som var ett leddjur.
"Särskilt kusinen från Texas, som inte skolats i att en liter vatten väger ett kilo, tyckte att jag var fullständigt magisk med min Colaflaska. Alltid något."
Ett brokigt samarbete
Det var en amerikansk forskare, Bob Gaines, som insåg att en borrning skulle vara möjlig. Han forskar sedan länge kring mysteriet med bevarandet av de omineraliserade kambriska djuren. Dessutom är han särskilt bra på att få krokiga borryhylsor och kollegor att fungera i en lerig åker när monsunregnet sköljer ner i nacken.
Därför var det Bob som såg till att samarbetet mellan oss i Norden, USA och Kina flöt på, och att ett borrföretag kunde anlitas. Det var också han och hans rödbrusiga kusin från Texas som under borrningen ofta fick smaka på borrarbetarnas risvin och uppfylla deras eviga önskan om att bryta arm. Jag kunde mest imponera genom att uppskatta individuella stenprovers vikt i gram. I verkligheten använde jag bara en Colaflaska som motvikt, och kunde med den höfta om min sten var tyngre eller lättare än ett halvt kilo. Särskilt kusinen från Texas, som inte skolats i att en liter vatten väger ett kilo, tyckte att jag var fullständigt magisk med min Colaflaska. Alltid något.
Det förstenade arkivet
Efter en del tekniska bekymmer och språkförbistringar så satt riggen på plats och borrhylsan i jorden. Och så kom den gamla havsbotten upp från borrhålet. Sakta, sakta. Först var den gulröd och pulvrig, precis som på ytan. I fem meter, tio och tjugo. Bob svettades och undrade om vi ändå inte skulle ha borrat lite mer till öst, eller väst, eller syd. Men så hasade den ut, så grå, blank och vacker som bara en geolog kan drömma om. Direkt kunde vi se att den hade omväxlande mörkgrå och ljusgrå band. Där har inga grävande djur blandat leran. Den har avsatts på djupt vatten, och vi vet att det är där i de ljust grå intervallen som fossilen gömmer sig. Där hade vi det, ett välbevarat och förstenat arkiv från en svunnen tid.
Ett pussel av ledtrådar
När vi visste var fossilen bevarats kunde vi börja jaga de kemiska spår av hur havsbotten, haven och luften var för 520 miljoner år sedan. Tack vare ämnen som järn, svavel och molybden, som vi vaskar fram i labb och under mikroskop, i kombination med kunskap om hur ämnena används av mikrober under olika förutsättningar kunde vi lägga ett pussel av ledtrådar.
Vi vet att jordens atmosfär och hav innehöll mindre syre då än idag, och det vi ser är att djuren som levde nära kusten emellanåt spolades ner med stora sedimentskred till de syrefria djupen. Mikrober använder oftast syre för sin nedbrytning, och sulfat i syrefria miljöer. Men under kambrium var haven även fattiga på sulfat.
Svältfödda nedbrytare
Skreden bestod dessutom av fin lera. Leran blev tät och hindrade flödet av ämnen in till nedbrytarna. Dessutom bildades en cementmatta över lerskreden strax efter att de stillat sig på havsbotten. Sammantaget betyder det, tror vi, att de vanliga nedbrytarna var svältfödda, eftersom det var ont om syre och sulfat i de nästan förseglade lerpackarna. De mikrober som trots allt kunde bryta ner kolet var lite långsammare än andra, och lämnade lite kol kvar. Just detta kol var tillräckligt för att bilda en tunn film som idag återger det tillplattade, utdöda djuret.
Borrkärnorna från Chengjiang har gett ett svar på varför omineraliserade djur bevarades under den intensiva kambriska explosionen. Nu fortsätter vi lägga pusslet för att se om de också kommer ge oss ledtrådar till varför arterna utvecklades så snabbt under denna period.