Fanerosoikumi selgrootute paleoökoloogia ja biomineralisatsioon *

Biomineralisatsioon laiemas tähenduses hõlmab nii bioloogiliselt kontrollitud kui ka bioloogiliselt indutseeritud mineraalide sadestamist ning esineb väga erineva evolutsioonilise taustaga organismidel. Biomineralisatsioon on kaasaja üks kiiremini arenevaid ja järjest enam tähtsust omandav interdistsiplinaarne teadusvaldkond. Biomineralisatsiooni uuringud ei paigutu rangelt ühe teadusvaldkonna piiresse ning selles sisalduvad nii bioloogia (sh molekulaarbioloogia), keemia, füüsika ja geoloogia meetodid, uurimisobjektid ning paradigmad. Alates primitiivseima prokarüootse elu tekkimisest miljardeid aastaid tagasi, on valdav osa Maa pinnal toimuvatest geokeemilistest protsessidest (aineringest) rohkem või vähem mõjutatud organismide bioloogilisest aktiivsusest. Bioloogiliselt kontrollitud sadestusmehhanismid võivad omada otsustavat rolli ka näiteks kaasaja globaalsete kliimamuutuste tasakaalustamises, sidudes karbonaatsete mineraalide koostisse süsinikku, mis vastasel korral lenduks süsihappegaasina atmosfääri. Biomineralisatsiooni uuringud leiavad üha enam tunnustamist ka tehnoloogiavaldkonnas, kuna evolutsiooniliselt kujunenud skeletti moodustavad rakumaatriksid võiksid olla võtmeks nanotehnoloogiliste sadestusprotsesside kontrollimisel, mis aitaks luua senisest tugevamaid ja vastupidavamaid tehismaterjale.

Maailmateaduses on selgrootute skeleti moodustumise ja biomineralisatsiooni uuringud keskendunud peamiselt molluskitele ja käsijalgsetele ja vähemal määral sammalloomadele. Nende kõrval on väga oluliseks ookeanist kaltsiumi väljasetitavaks loomarühmaks, eriti parasvöötme meredes, lubiskeletti ehitavad rõngussid, eriti serpuliidid. Serpuliidide biomineralisatsiooni mehhanismi peeti kaua väga erinevaks molluskite ja käsijalgsete bioloogiliselt kontrollitud lubiainese sadestusviisist ning nende karbonaatse skeleti moodustumise ja struktuuride kohta on siiani olnud äärmiselt vähe teavet. Serpuliidide uurimine on võimaldanud paremini mõista nende biominaralisatsiooni ja koostada biomineralisatsiooni mudeli. Uute andmete valguses on serpuliidide biomineralisatsioon kontrollitud orgaanilise maatriksi poolt ja sarnaneb selle poolest molluskitele.

Teine oluline aspekt minu viimase nelja aasta uuringutes on erinevate Fanerosoikumi selgrootute paleoökoloogia. Minu paleoökoloogia uuringud on keskendunud sümbiootilistele suhetele mereliste skeletsete organismide hulgas. Endobiootilised sümbiondid, mis elavad kas osaliseslt või täielikult peremeesloomade sees, on tavalised tänapäeva merelistel organismidel, kuid selliste sümbiootiliste suhete tekkimine ja varajane areng on olnud paljudel selgrootutel senini praktiliselt teadmata. Varaseimad fossiilsed tõendid sümbioosist makroskoopiliste organismide vahel on teada Ordoviitsiumist ja nende ilmumist on põhiosas seostatud mutuaalse sümbioosiga, kuid ei ole välistatud ka parasiitluse esinemine juba sümbiootiliste seoste tekkimise varajases staadiumis. Lisaks sümbioosi uuringutele olen viimasel ajal tegelenud ka jälgfossiilidega. Nii nagu ka tänapäeva meredes, elab suur osa selgrootuid interaktsioonis veekogu põhjasetetega neisse kaevudes, kinnitudes või neis liikudes ja toitudes. Nende elutegevuse jäljed, jälgfossiilid, annavad olulist informatsiooni mitte ainult nendest organismidest ja nende evolutsioonist, vaid ka nende elukeskkonnast, olles tundlikud indikaatorid erinevatele keskkonnatingimustele.

* Tekstis on kasutatud Kalle Kirsimäe ja Tõnu Meidla materjale preemia esildisest.

Autor: 

Olev Vinn (olev.vinn@ut.ee) ˗ Tartu Ülikooli geoloogia osakond, Ravila 14A, 50411 Tartu.  2017. aasta riigi teaduspreemia geo- ja bioteaduste alal.

Toimetas: Lauri Joosu