عمرها مليار عام.. أكتشاف صخور تحمل بين طياتها آثار الحياة القديمة

عمرها مليار عام.. أكتشاف صخور تحمل بين طياتها آثار الحياة القديمة

النباتات والطحالب والفطريات والحيوانات – بما في ذلك البشر – كلها حقيقيات النوى: أشكال حياة ذات خلايا معقدة تحتوي على نواة.

يساعد الاكتشاف الأخير للمركبات العضوية في الصخور القديمة في أستراليا في إلقاء الضوء على التاريخ المبكر لحقيقيات النوى ، مما يشير إلى أن هذه المجموعة كانت موجودة بالفعل منذ أكثر من مليار عام ، وفقًا لدراسة جديدة.

يعتقد أن حقيقيات النوى يعود تاريخها إلى ملياري عام ، لكن العلماء اعتقدوا أنها أصبحت منتشرة منذ حوالي 800 مليون سنة فقط ، كما قال الدكتور بنجامين نيتيرسهايم ، أحد أوائل المؤلفين المشاركين في الدراسة التي نُشرت في مجلة Nature .

ومع ذلك ، فإن الآثار المكتشفة حديثًا للجزيئات التي يُحتمل أن تنتجها حقيقيات النوى يصل عمرها إلى 1.6 مليار سنة ، مما يشير إلى أن “حقيقيات النوى المبكرة كانت بالفعل مهمة بيئيًا طوال هذا الوقت” ، كما قال نيتيرسهايم ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في علم الأحياء الجيولوجية في مركز ماروم للبحرية. العلوم البيئية بجامعة بريمن بألمانيا. “لم نر آثارهم حتى الآن. لقد تم إخفاؤهم نوعًا ما على مرأى من الجميع “.

اتخذ الدليل على حقيقيات النوى القديمة شكل الجزيئات البيولوجية التي أنتجوها. تنتج حقيقيات النوى الحديثة مجموعة من الجزيئات الحيوية المميزة ، بما في ذلك الكوليسترول.

الكوليسترول مركب عضوي ، وهو مادة الستيرويد التي تحدث بشكل طبيعي. يمكن أن يسبب الكثير منه مشاكل صحية مثل انسداد الشرايين ، ولكنه عنصر مهم في أغشية الخلايا لجميع حقيقيات النوى الحديثة تقريبًا. قال نيتيرسهايم إن الكوليسترول “مهم حقًا لعدد كبير من الوظائف الفسيولوجية ، ولأنه جزء من غشاء الخلية ، فإن الكائنات الحية تنتج الكثير نسبيًا من هذه الأنواع من الجزيئات”.

في الدراسة الجديدة ، وجد نيترسهايم ومؤلف أول مشارك آخر ، يوخن بروكس ، مركبًا مرتبطًا بالكوليسترول يبدو أنه يؤكد فرضية عمرها عقود حول تطور حقيقيات النوى.

إيجاد الجزيئات القديمة

لاحظ العالم كونراد بلوخ ، الحائز على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب في عام 1964 ، أنه بينما تصنع حقيقيات النوى الحديثة الكوليسترول ، تتشكل بعض المركبات العضوية الوسيطة. افترض أنه في الماضي العميق ، كان كل من هذه المركبات الوسيطة منتجًا نهائيًا يعمل بكامل طاقته لعمليات التخليق الحيوي للكائنات المبكرة. ومع ذلك ، اعتقد بلوخ أنه لن يتمكن أي شخص على الإطلاق من العثور على أدلة أحفورية لإثبات أن أشكال الحياة القديمة أنتجت هذه الجزيئات الحيوية الوسيطة الآن.

سمح التقدم في التحليلات الكيميائية الحيوية للعلماء بتحديد الجزيئات القديمة المحفوظة في السجل الأحفوري ، لا سيما في الصخور القديمة التي لم تتأثر نسبيًا بالعمليات الجيولوجية.

في دراسة الطبيعة الجديدة ، قام نيترسهايم وزملاؤه ، بمن فيهم بروكس ، أستاذ علم الأحياء الجيولوجية في الجامعة الوطنية الأسترالية ، بفحص الصخور من تشكيل بارني كريك في أستراليا.

أثبتت الدراسات السابقة أن صخور بارني كريك ، التي يزيد عمرها عن مليار سنة ، تحتوي على آثار من الجزيئات الحيوية القديمة. قال نيتيرسهايم: “لم يبحث الناس ، حقًا ، عن هذه الأنواع البدائية من المنشطات في تلك الأنواع من الصخور”.

أجرى نيتيرسهايم وبروكز وزملاؤهم تحليلات كيميائية لصخور من بارني كريك ، بحثًا عن سلائف الكوليسترول التي تنبأ بلوخ بأنها قد تكون مصنوعة من حقيقيات النوى المبكرة.

قال نيتيرسهايم: “ولدهشتنا ، وجدناها في الواقع بوفرة عالية بشكل مدهش ، وفي كل مكان لدينا مؤشرات حيوية محفوظة في هذه الفترة الزمنية ، نرى أيضًا هذه الجزيئات”. “يمكننا الآن تأكيد فرضية بلوخ.”

استكشاف عالم مفقود من حقيقيات النوى

يشير وجود هذه الستيرويدات الأولية إلى أن حقيقيات النوى المبكرة تكيفت مع عالم مختلف تمامًا عن الأرض الحديثة. يوجد أكسجين في الغلاف الجوي اليوم أكثر بكثير مما كان عليه قبل 1.6 مليار سنة ، وتتطلب جزيئات الستيرويد الأولية التي أنتجتها حقيقيات النوى المبكرة كمية أكسجين أقل لإنتاجها من الكوليسترول.

قال نيتيرسهايم: “قد يكون من المفيد استخدام هذه الستيرولات البدائية”. حقيقيات النوى المبكرة “كانت بالفعل مهيأة تمامًا للظروف البيئية السائدة.”

قالت الدكتورة سوزانا بورتر ، الأستاذة ورئيسة قسم علوم الأرض في جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، “ما أحبه حقًا في هذه الدراسة هو التفكير في إدراك أن مسارات التخليق الحيوي تتطور أيضًا.”

ومع ذلك ، لا يزال بورتر ، الذي لم يشارك في الدراسة ، حذرًا في إعلان أن الجزيئات الموجودة في هذه الدراسة قد صنعت بالفعل بواسطة حقيقيات النوى المبكرة على عكس الكائنات الحية القديمة الأخرى.

إعادة بناء رأس Homo naledi بواسطة الفنان القديم John Gurche ، الذي قضى حوالي 700 ساعة في إعادة تكوين الرأس من عمليات مسح العظام. تم الإعلان عن الاكتشاف من قبل جامعة ويتواترسراند وجمعية ناشيونال جيوغرافيك ومؤسسة جنوب إفريقيا الوطنية للبحوث ونشرت في مجلة eLife. تصوير مارك ثيسن / ناشيونال جيوغرافيك

الدكتور روجر سومونز ، أستاذ الجيولوجيا الجيولوجية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي لم يشارك أيضًا في الورقة ، وصفها بأنها “واحدة من دراسات الكيمياء الجيولوجية العضوية الأكثر إثارة للاهتمام التي رأيتها منذ عدة سنوات.”

قال سومونز: “كان كونراد بلوخ سعيدًا لو عاش ليرى هذا لأن بروكس وزملائه قد أكدوا بأناقة توقعاته بأن السلائف الاصطناعية للكوليسترول تعكس بحث الكيمياء الحيوية عن التحسين الوظيفي”.

في غضون ذلك ، قال نيتيرسهايم إن الخطوة التالية بالنسبة له ولزملائه هي دراسة العالم الذي تسكنه أشكال الحياة القديمة هذه عن طريق إطلاق أشعة الليزر على شريحة رقيقة من الصخور واستخدام المعلومات حول كيفية ارتداد الضوء عنها لرسم خريطة للمركبات الكيميائية المختلفة. حاضر.

وقال: “نأمل أن يساعدنا هذا في تقييد المزيد ، حيث ، ومتى ، وفي ظل أي ظروف ازدهر أسلافنا الأوائل من حقيقيات النوى”.