چرخه تاریخی حیات میکرو ارگانیسم‌ها
بیگ بنگ: دانشمندان مدت‌های مدید باور داشتند که زمان پیدایش موجودات چندیاخته‌ای تقریبا مقارن با اواخر دوران زمین‌شناسی پرکامبرین بوده است. چنانچه از گزارش های زمین شناسی برمی آید، در آن دوران به واسطه افزایش میزان اکسیژن پروسه تکثیر چندسلولی ها عملا تسهیل شده است.
به گزارش جام جم آنلاین، پرکامبرین نام یک بازه یا دوره زمین شناسی است که بیشتر از ۵۴۱ میلیون سال قبل و با پیدایش نخستین حیوانات سخت پوست میکروسکوپی خاتمه یافت. مسائلی نظیر این که چرا اکسیژن در این زمان خاص افزایش پیدا کرد و یا این که رابطه آن با فرضیه ای تحت عنوان «گلوله برفی زمین» چیست، تا مدت ها به شکل راز و در پرده ای از ابهام وجود داشت. فرضیه گلوله برفی زمین، نظریه ای است که ادعا می کند سطح زمین پیشتر از ۶۵۰ میلیون سال قبل، حداقل یک بار به طور کامل، یا به طور نسبی یخ بسته است.
دانشمندان باور دارند آنچه از آن تحت عنوان فرضیه گلوله برفی زمین یاد می شود، در واقع یکی از حادترین تغییرات زمین شناسی است که زمین تا به امروز تجربه کرده است. شواهد امر حاکی از آن است که این اتفاق نیز احتمالا در همان بازه زمانی پیدایش موجودات چندیاخته ای رخ داده، اما هنوز مسائل زیادی در این زمینه به صورت یک راز باقی مانده است.
طرفداران این فرضیه مدعی هستند که این مساله می تواند بخوبی علت پیدایش محیط های رسوبی با منشأ یخچالی را در عرض های جغرافیایی که در زمان های دور، عرض های جغرافیایی حاره ای خوانده می شدند یا حتی علت رویت دیگر عوارض عجیب و معماگونه را در گزارش های زمین شناسی توجیه کند. لازم به ذکر است که عرض های جغرافیایی یک مکان در زمان های دور از طریق مقایسه با قطب های مغناطیسی زمین در همان برهه اندازه گیری می شد و تفاوت عرض های جغرافیایی کنونی و عرض های جغرافیایی زمان های دور در واقع حاصل رانش قاره ای و جابه جایی قطب های مغناطیسی زمین است.
نیتروژن، کلید حل معمای افزایش اکسیژن
تحقیقات اخیر دانشمندان نشان می دهد که ردیابی عنصر نیتروژن در برهه زمانی مذکور می تواند در حل معما راه گشا باشد. بر این اساس گروهی از پژوهشگران به سرپرستی دکتر پاتریشیا سانچز باراکالدو از دانشگاه بریستول برای تحقیق و بازسازی ارتباط بین سیانوباکترها یا همان جلبک های سبزآبی از داده های ژنتیکی استفاده کردند.
سیانوباکترها همان باکتری های سبزآبی هستند که چند میلیون سال قبل به واسطه فتوسنتز در اقیانوس ها، مقادیر کافی اکسیژن را برای ایجاد بستر مناسب حیات دیگر موجودات فراهم کردند. یکی از شناخته شده ترین نمونه سیانوباکترها در دنیای امروز جلبک هایی است که به باور برخی از پژوهشگران عامل کشند سرخ در آب دریاها و حتی خلیج فارس است.
جالب است که بدانید برخی از این سیانوباکترها در میلیون ها سال قبل این توانایی را داشته اند که نیتروژن اتمسفری را به نیتروژن قابل استفاده زیستی آن هم در مقادیر کافی برای شرکت در چرخه حیات دریایی تبدیل کنند. از این طریق است که نیتروژن مغذی و مناسب برای رشد دیگر موجودات زنده وارد اکوسیستم زمینی شده. تیم تحقیقاتی با استفاده از تکنیک های مولکولی این امکان را به دست آورد که مشخص کند دقیقا در چه زمانی این گونه ها برای نخستین بار در تاریخچه زمین شناسی به ثبت رسیده اند. براساس تحقیقات مذکور، این زمان تقریبا حدود ۸۰۰ میلیون سال قبل بوده است.
راز حیات موجودات میکروسکوپی در تثبیت نیتروژن مغذی اقیانوس ها
دکتر سانچز باراکالدو که یکی از اعضای انجمن تحقیقاتی دورتی هادگکین در مدرسه علوم زیستی و زمین شناسی بریستول است، می گوید: «ما از قبل می دانستیم که فتوسنتز اکسیژنی بیشتر از ۲.۳ میلیارد سال پیش و برای نخستین بار در زیستگاه های آب شیرین انجام شده. فتوسنتز اکسیژنی همان پروسه ای است که به واسطه آن میکروب ها یا باکتری ها، دی اکسیدکربن را به شکل کربوهیدرات تثبیت می کنند.
مولکول های آب در همین اثنا شکافته شده و سپس اکسیژن به عنوان محصول فرعی یا جانبی تولید می شود. نکته قابل توجه اینجاست که سیانوباکترهای تولیدکننده اکسیژن تنها در حدود ۸۰۰ میلیون سال پیش این قابلیت را به دست آوردند که کلونی های بزرگی را در اقیانوس ها که بیشتر از دوسوم سیاره ما را در بر می گرفتند، تشکیل دهند و نیتروژن قابل استفاده زیستی نیز عملا منبع تغذیه کافی برای رشد و باروری آنها را فراهم ساخت. در مرحله بعد اکسیژن و کربوهیدرات غذایی به میزان زیاد تولید شد.
همه این مراحل عملا کره زمین را برای یک جهش بزرگ حیاتی مهیا ساخته.» دکتر سانچز باراکالدو در ادامه افزود: «تحقیقات ما به این مساله اشاره دارد که در برهه زمانی مورد بحث احتمالا این تثبیت نیتروژن مغذی در اقیانوس ها بوده که نقش محوری را برای فراهم ساختن امکان حیات دیگر موجودات میکروسکوپی ایفا کرده.»
نقش میکروارگانیسم ها در احیای زیستگاه ها
پروفسور اندی ریدگول که در نگارش این مقاله علمی همکاری داشته، در این باره می گوید که پخش و تثبیت نیتروژن در اقیانوس ها از نظر زمانی پیش از انجماد و یخ زدگی جهانی و حتی پیش از پیدایش حیوانات بوده. با وجود این هنوز اتفاقات بیشتری باید رخ می داد تا شرایط برای زیست دیگر موجودات پرسلولی فراهم شود. این تغییرات تکاملی احتمالا با پدیده یخ زدگی و انجماد بزرگ جهانی در ارتباط است و شاید حتی زمینه را برای وقوع آن مهیا کرده است.
چنان که اکنون دانشمندان دریافته اند که کربن نیز در همین زمان در مقیاس بسیار وسیع و در میان رسوبات نهشته شده است. دکتر سانچز باراکالدو در خاتمه افزود: «این که تکنیک های ژنتیکی به حل یک معمای قدیمی و چند هزار ساله کمک کرد، خارق العاده و قابل تحسین است. در سال های اخیر داده های ژنتیکی عملا نقش موثری در بازخوانی داستان حیات موجودات زنده داشته اند. این خود یک مزیت است که اکنون ما می دانیم میکروارگانیسم ها چگونه توانسته اند شرایط زیستی را برای دیگر موجودات زنده فراهم سازند.»
منبع:
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مترجم: فرناز حیدری
