اكتشف علماء الأحياء ما إذا كانت الكائنات الحية القديمة يمكنها البقاء على قيد الحياة بدون الأكسجين

استعاد الجيولوجيون عينات صخرية قديمة من الآبار العميقة أثناء التنقيب عن المعادن في القرن الماضي. وتبين أن الحجارة المستخرجة هي أحجار طينية – وهي صخرة رسوبية قديمة تشكلت منذ زمن طويل من الطين القاعي المتصلب. كانت مخبأة داخل هذه الكتل الرمادية حفريات مجهرية لمخلوقات كانت تعيش ذات يوم في قاع بحر داخلي شاسع. منذ أكثر من مليار ونصف المليار سنة، غطت هذه المسطحات المائية الجزء الشمالي بأكمله من أستراليا تقريبًا.

بحث جديد منشور في المجلة طبيعة، ساعدت في كشف النقاب عن كيفية ظهور حقيقيات النوى على الأرض – الخلايا التي تشكل جميع النباتات والفطريات والحيوانات وأنا وأنت اليوم.

حقيقيات النوى القديمة

على المستوى الخلوي، يمكن تقسيم الحياة الأرضية بأكملها إلى معسكرين. بدائيات النوى، والتي تشمل البكتيريا والعتائق، بسيطة جدًا في البنية وتتكون عادةً من خلية واحدة فقط. حقيقيات النوى هي جولة مختلفة تماما من التطور. تحتوي خلاياها على بنية داخلية معقدة، ولها نواة وعضيات خاصة لأداء مهام مختلفة. يتفق علماء الوراثة على أن السلف المعقد الأول نشأ من خلال اتحاد فريد من نوعين من الكائنات الحية الدقيقة البسيطة: البكتيريا والعتائق.

تم العثور على آثار هذه الثورة حقيقية النواة في جميع أنحاء العالم، لكن العينات من الإقليم الشمالي لأستراليا تعتبر الأقدم على هذا الكوكب – حيث يصل عمرها إلى 1.75 مليار سنة.

لفترة طويلة، جادل العلماء حول الظروف التي عاشت فيها هذه المخلوقات. تقريبا جميع الكائنات المعقدة الحديثة تتنفس الأكسجين، لأن هذه العملية توفر كمية هائلة من الطاقة. ومع ذلك، بدأ علماء الأحياء مؤخرًا في العثور على حقيقيات النوى الحديثة الغريبة التي يمكنها البقاء على قيد الحياة بدون هواء. وأكدت البيانات الجيولوجية أنه في فجر الحياة، كان الأكسجين على الأرض منخفضًا بشكل كارثي، وكانت المحيطات الخالية من الأكسجين هي القاعدة. وقد أثار هذا الشكوك: هل كانت حقيقيات النوى الأولى تحتاج حقًا إلى الأكسجين بهذه القدر؟

الوقود الرئيسي للتطور

لتهدئة كل شيء في هذا النزاع، قام مؤلفو الدراسة الجديدة بسحق الصخور الطينية الأسترالية وإذابتها بالكامل في مركبات خاصة. تحت مجاهر قوية، قام علماء الأحياء بفحص أكثر من 12000 من الحفريات العضوية الباقية. في الوقت نفسه، أجرى العلماء تحليلًا كيميائيًا دقيقًا للحجارة نفسها من أجل استعادة تركيبة مياه البحر القديمة بشكل موثوق ومعرفة ما إذا كانت تحتوي على غاز حيوي.

تم العثور على آثار لكائنات حقيقية النواة المعقدة في مجموعة متنوعة من مناطق البحر القديم، بدءًا من السواحل الموحلة وحتى المياه العميقة المفتوحة. لكن كل هذه المخلوقات تعيش بشكل صارم في تلك الأماكن التي يكون فيها الماء مشبعًا بالأكسجين.

في الطبقات الصخرية التي تشكلت في بيئة خالية من الأكسجين، لم يجد العلماء خلية معقدة واحدة – عاشت البكتيريا البدائية فقط هناك. وهذا يثبت أنه حتى أقدم الكائنات الحية المعقدة على الكوكب كانت تعتمد بشكل حاسم على الأكسجين. كان هذا الغاز بمثابة الوقود الرئيسي لقفزة تطورية عظيمة على الأرض.