De onderzoekers vonden verschillende microfossielen met een diameter tussen 30 en 80 micrometer (0,03 tot 0,08 mm). C. Loron et al., 2019

Miljard jaar oude schimmel is oudste ter wereld

Onderzoekers van onder meer de Universiteit van Luik hebben vermoedelijk verschillende microfossielen ontdekt van schimmels die tussen 900 miljoen en 1 miljard jaar oud zijn. Dat is dubbel zo oud als de oudste tot nu toe bekende exemplaren. De fossielen werden gevonden in schalie in het het noordpoolgebied van Canada. Niet iedereen is ervan overtuigd dat het om schimmels gaat, maar als de ontdekking bevestigd wordt, moet de geschiedenis herschreven worden van hoe het leven het land veroverd heeft. 

Fungi of schimmels, het rijk in de biologie waar paddestoelen, schimmels en gisten toe behoren, zijn essentiële onderdelen van zowat alle hedendaagse ecosystemen, en ze behoren tot de eerste levensvormen die ooit het land gekoloniseerd hebben. 

Tot nu toe stamden de oudste fossielen waarvan men zeker was dat het om schimmels ging, uit het midden van het Paleozoïcum, zo'n 450 tot 400 miljoen jaar geleden. In Schotland werden fossielen van schimmels ontdekt die zo'n 407 miljoen jaar oud zijn, en in Wisconsin in de VS exemplaren die zelfs 460 miljoen jaar oud zijn. 

Een internationaal team onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Luik heeft nu echter veel exemplaren van microfossielen gevonden van een meercellige schimmel die ze Ourasphaira giraldae genoemd hebben. Ze vonden de fossielen in schalieafzettingen in wat zowat een miljard jaar geleden een estuarium moet geweest, een trechtervormige monding waar getijden spelen, in de Grassy Bay Formation in de Northwest Territories in Canada. 

De ouderdom van de fossielen werd bepaald door de verhouding van radioactieve elementen in de bodem errond vast te stellen. Bij de gesteentenlaag onder de laag met fossielen keek men naar de verhouding tussen uranium- en loodisotopen, bij de bovenliggende laag naar de verhouding tussen Rhemium- en osmiumisotopen. Zo kwam men tot een ouderdom tussen 890 en 1.010 miljoen jaar. 

De fossielen zijn t-vormige filamenten die op schimmeldraden lijken, met op het einde een bolletje, dat een spore zou kunnen zijn, het voortplantingsorgaan van schimmels. 

Volgens de onderzoekers vertonen de fossielen typische uiterlijke kenmerken van schimmels, onder meer een dubbele wand, en is uit verschillende onderzoeken gebleken dat de celwanden chitine bevatten, net zoals de wanden van hedendaagse schimmels. 

Chitine is een sterk, hoornachtig materiaal dat onder meer ook gevonden wordt in het uitwendig skelet van schaaldieren, insecten en spinnen, en in het inwendig skelet van pijlinktvissen. De vondst is meteen ook het oudste voorbeeld van chitine dat ooit gevonden is. 

Verschillende exemplaren van de microfossielen van Ourasphaira giraldae. C. Loron et al., 2019

Nieuw stukje van de puzzel

Schimmels behoren tot een grote groep van organismen, de eukaryoten, die een duidelijk afgelijnde celkern hebben, waarin hun DNA zit, en waartoe ook de planten en de dieren behoren. Een fundamenteel verschil tussen schimmels en planten is dat schimmels niet in staat zijn om aan fotosynthese te doen, een proces waarbij vooral planten het zonlicht gebruiken om zelf hun voedingsstoffen aan te maken. 

Schimmels zijn net als dieren allotroof, ze maken hun voedsel niet zelf maar halen het ergens anders vandaan, van een bron buiten zichzelf.  Vanwege de nauwe evolutionaire verwantschap tussen dieren en schimmels, vermoeden de onderzoekers dat vroege vormen van microscopisch dierlijk leven tegelijk met Ouraspharia kunnen geleefd hebben. De oudste fossielen van rudimentaire dieren die we tot nu kennen zijn zo'n 635 miljoen jaar oud, en de geschiedenis van het eerste leven op land zou dus moeten herschreven worden. 

Of dat zo is of niet, feit is in elk geval dat de ontdekking van de schimmels van zo'n miljard jaar oud betekent dat ook de oorsprong van de Opisthokonta veel verder in het verleden ligt dan tot nu toe gedacht werd.  Opisthokonta of opisthokonten zijn een eukaryotische groep organismen waar de dieren en de schimmels deel van uitmaken, naast een aantal protisten. 

"Fungi zijn een van de meeste diverse groepen van eukaryoten die we vandaag kennen, maar desondanks zijn ze in het fossielenbestand erg weinig bewaard gebeleven", zei Corentin Loron aan het persagentschap Reuters. Loron is paleobioloog aan de Universiteit van Luik en de belangrijkste auteur van de nieuwe studie. 

De microfossielen die nu gevonden zijn, dateren uit het Proterozoïcum, het tijdvak voor de opkomst van complexe, meercellige levensvormen. Het fossielenbestand uit die periode is "nog steeds een mysterieuze puzzel, en we hebben er net een nieuw stuk aan toegevoegd", zei Loron. 

"Als we praten over fungi, denken we aan giftige paddestoelen of schimmel die groeit op voedsel", zo zei Loron. "Maar fungi staan er ook om bekend dat ze de productiviteit van onze velden verhogen, dat ze voor de vergisting zorgen bij het maken van bier met gist, of dat ze een rol spelen in het verteringsproces, bijvoorbeeld in de pensmaag van runderen, om cellulose te helpen verteren."   

Fungi behoren tot de meest voorkomende organismen op de planeet, en hun totale biomassa komt op de derde plaats na die van de planten en bacteriën. De biomassa van de schimmels is zes keer groter dan die van al de dieren samen, de mens inbegrepen. 

Een boleet aan de rand van een meer in Finland. Photo Petri Tapola/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Niet iedereen overtuigd

Niet iedereen is er van overtuigd dat de microfossielen inderdaad overblijfselen van schimmels zijn. In een commentaar in hetzelfde nummer van Nature waarin ook de studie gepubliceerd is, zegt geochemicus Sylvain Bernard dat het niet zeker is dat de fossielen inderdaad chitine bevatten. Volgens Bernard, een specialist in de 'handtekening" van organische stoffen in rotsen, van het Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie in Parijs, kunnen ook andere organische moleculen dan chitine een soortgelijk resultaat geven, en blijkt uit de chemische analyse de aanwezigheid van moleculen die meestal niet in chitine worden gevonden. 

Loron werpt daartegen op dat de fossielen zowel chitine en andere organische samenstellingen kunnen bevatten, dat er chemische signalen gevonden zijn die wel karakteristiek zijn voor chitine, en dat op het oppervlak van de fossielen er chitine-achtige vezels zijn gevonden. "Onze resultaten stemmen het best overeen met chitine", zo zei hij in Nature

De onderzoekers wijzen ook op moleculaire analyses die gebruik maken van de snelheid waarmee veranderingen in het DNA van schimmels zich opstapelen, om te berekenen wanneer schimmels voor het eerst op het toneel verschenen zijn. Dergelijke 'moleculaire klok' analyses plaatsen de oorsprong van de fungi inderdaad zowat een miljard jaar geleden.

Maar palaeobiologe Christine Strullu-Derrien van het Natural History Museum in Londen zei dat die moleculaire analyses lieten veronderstellen dat de enige fungi die een miljard jaar geleden zouden geleefd hebben, eenvoudige eencellige organismen zouden geweest zijn, en niet de al complexe meercellige structuren zouden vertonen die in de fossielen te zien zijn. 

Desondanks hoopt Strullu-Derrien dat verder onderzoek de aanwezigheid van chitine zal bevestigen. "Ik zou het graag willen geloven", zo zei ze in Nature. "Het is een belangrijke vondst - als het echt een schimmel is."

Ook Mary Berbee, een mycologe - schimmeldeskundige - aan de University of British Columbia in Vancouver zou graag meer onderzoek en meer gegevens zien.  "Het lijkt me dat er momenteel redenen zijn om te geloven dat het echt is", zo zei ze,  "maar meer gegevens zouden echt nuttig zijn." 

De studie van Corentin Loron en zijn collega's van de Université de Liège, onderzoekers van de Geological Survey of Canada, de Laurentian University in Canada en het Franse Centre nationale de la recherche scientifique (CNRS) is gepubliceerd in Nature.