اكتشاف الأحافير الدقيقة التي تعيد تعريف تطور الحياة

تشير الأحافير الدقيقة الموجودة في غرب أستراليا إلى قفزة كبيرة في تعقيد الحياة خلال حدث الأكسدة الكبير، مما يشير إلى التطور المبكر للكائنات المعقدة مثل الطحالب.

قد تلتقط الحفريات الدقيقة من غرب أستراليا قفزة في تعقيد الحياة التي تزامنت مع ارتفاع الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض والمحيطات، وفقًا لفريق دولي من العلماء.

النتائج التي نشرت في المجلة الجيولوجياتوفر هذه الصورة نافذة نادرة على حدث الأكسدة العظيم، وهو وقت حدث قبل 2.4 مليار سنة تقريبًا عندما زاد تركيز الأكسجين على الأرض، مما أدى إلى تغيير سطح الكوكب بشكل أساسي. ويعتقد العلماء أن هذا الحدث أدى إلى انقراض جماعي وفتح الباب أمام تطور حياة أكثر تعقيدا، لكن لم يكن هناك سوى القليل من الأدلة المباشرة في السجل الأحفوري قبل اكتشاف الأحافير الدقيقة الجديدة.

توجد الأحافير الدقيقة داخل الصوان الأسود مثل تلك التي تظهر هنا. الائتمان: إيريكا بارلو

أول دليل مباشر يربط بين التغير البيئي والحياة المعقدة

وقالت المؤلفة المقابلة إيريكا بارلو، أستاذة الأبحاث المنتسبة في قسم علوم الأرض في ولاية بنسلفانيا: “ما نعرضه هو أول دليل مباشر يربط البيئة المتغيرة خلال حدث الأكسدة الكبير بزيادة تعقيد الحياة”. “هذا شيء تم افتراضه، ولكن هناك القليل من السجل الأحفوري الذي لم نتمكن من اختباره.”

مقارنة بالكائنات الحية الحديثة والطحالب

وقال العلماء إنه عند مقارنتها بالكائنات الحية الحديثة، فإن الأحافير الدقيقة تشبه إلى حد كبير نوعًا من الطحالب أكثر من الحياة بدائية النواة الأبسط – كائنات مثل البكتيريا، على سبيل المثال – التي كانت موجودة قبل حدث الأكسدة الكبير. الطحالب، مثلها مثل جميع النباتات والحيوانات الأخرى، هي كائنات حقيقية النواة، وهي كائنات حية أكثر تعقيدًا تحتوي خلاياها على نواة محاطة بغشاء.

وقال العلماء إن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتحديد ما إذا كانت الأحافير الدقيقة قد خلفتها كائنات حقيقية النواة، لكن هذا الاحتمال سيكون له آثار كبيرة. ومن شأنه أن يدفع سجل الأحافير الدقيقة حقيقيات النواة إلى الوراء بمقدار 750 مليون سنة.

سلسلة جبال هامرسلي، وهي منطقة جبلية في غرب أستراليا، حيث أجرى الباحثون عملهم. الائتمان: إيريكا بارلو

وقال بارلو: “إن الأحافير الدقيقة لها تشابه ملحوظ مع عائلة حديثة تسمى فولفوكاسيا”. “يشير هذا إلى أن الأحفورة ربما تكون أحفورة مبكرة حقيقية النواة. وهذا ادعاء كبير، وهو شيء يحتاج إلى المزيد من العمل، ولكنه يثير سؤالًا مثيرًا يمكن للمجتمع البناء عليه واختباره.

اكتشفت بارلو الصخرة التي تحتوي على الحفريات أثناء إجرائها بحثها الجامعي في جامعة نيو ساوث ويلز (USNW) في أستراليا، وأجرت العمل الحالي كجزء من عمل الدكتوراه في جامعة نيو ساوث ويلز ثم أثناء عملها كباحثة ما بعد الدكتوراه في ولاية بنسلفانيا.

الآثار والبحوث المستقبلية

وقال كريستوفر هاوس، أستاذ علوم الأرض في ولاية بنسلفانيا والمؤلف المشارك للدراسة: “هذه الحفريات المحددة محفوظة بشكل جيد بشكل ملحوظ، مما سمح بإجراء دراسة مشتركة لمورفولوجيتها وتكوينها وتعقيدها”. “توفر النتائج نافذة رائعة على المحيط الحيوي المتغير منذ مليارات السنين.”

وقام العلماء بتحليل التركيب الكيميائي والتركيب النظائري للكربون للأحافير الدقيقة وحددوا أن الكربون تم إنشاؤه بواسطة كائنات حية، مؤكدين أن الهياكل كانت بالفعل حفريات بيولوجية. كما كشفوا أيضًا عن رؤى حول الموائل والتكاثر والتمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة.

قارن بارلو العينات بالحفريات الدقيقة قبل حدث الأكسدة الكبير ولم يتمكن من العثور على كائنات حية مماثلة. وقالت إن الأحافير الدقيقة التي عثرت عليها كانت أكبر حجما وتتميز بترتيبات خلوية أكثر تعقيدا.

وقال بارلو: “يبدو أن السجل يكشف عن موجة من الحياة – هناك زيادة في تنوع وتعقيد هذه الحياة المتحجرة التي نجدها”.

وقال بارلو إنه بالمقارنة مع الكائنات الحية الحديثة، فإن الأحافير الدقيقة لها أوجه تشابه واضحة مع مستعمرات الطحالب، بما في ذلك شكل وحجم وتوزيع كل من المستعمرة والخلايا الفردية والأغشية حول كل من الخلية والمستعمرة.

وقال بارلو: “إن لديهم تشابهًا ملحوظًا، ومن خلال طريقة المقارنة هذه، يمكننا القول أن هذه الحفريات كانت معقدة نسبيًا”. “لا يوجد شيء مثلها في السجل الأحفوري، ومع ذلك، لديها أوجه تشابه مذهلة مع الطحالب الحديثة.”

آثار أوسع لفهم الحياة على الأرض وخارجها

وقال العلماء إن النتائج لها آثار على المدة التي استغرقتها الحياة المعقدة لتتشكل على الأرض المبكرة – أقدم دليل غير مثير للجدل للحياة يبلغ من العمر 3.5 مليار سنة – وما قد يكشفه البحث عن الحياة في مكان آخر في النظام الشمسي.

قال بارلو: “أعتقد أن العثور على حفرية بهذه الضخامة والتعقيد نسبيًا، في وقت مبكر نسبيًا من تاريخ الحياة على الأرض، يجعلك تتساءل نوعًا ما – إذا وجدنا حياة في مكان آخر، فقد لا تكون مجرد حياة بكتيرية بدائية النواة”. . “ربما تكون هناك فرصة لوجود شيء أكثر تعقيدًا محفوظًا – حتى لو كان لا يزال مجهريًا، فقد يكون شيئًا ذا ترتيب أعلى قليلاً”.

المرجع: “الأحفوريات الدقيقة المميزة تدعم ظهور حقب الحياة القديمة في التنظيم الخلوي المعقد” بقلم إيريكا في. بارلو، وكريستوفر إتش هاوس، ومينغ تشانج ليو، وماكسويل تي. ويذرينجتون، ومارتن جيه. فان كرانندونك، 6 أكتوبر 2023، الجيولوجيا.
دوى: 10.1111/gbi.12576

كما ساهم أيضًا ماكسويل ويذرينجتون، عالم فريق العمل في ولاية بنسلفانيا؛ ومينغ تشانغ ليو، عالم في مختبر لورانس ليفرمور الوطني؛ ومارتن فان كرانندونك، الأستاذ بجامعة نيو ساوث ويلز في أستراليا.

مجلس البحوث الأسترالي، ناسا وقدمت المؤسسة الوطنية للعلوم التمويل لهذا العمل.