پیچیدگی بیولوژیکی حیات کره زمین از چه زمانی شکل گرفت؟

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از Sciencealert، تا پیش از این تصور می‌شد که سیر تکاملی پیچیدگی بیولوژیکی حیات به ندرت وجود داشته است و در هر 4/5 میلیارد سال تنها یک بار رخ داده است. اما مطالعات اخیر حاکی از آن است که موقعیت‌های مناسبی برای شکل‌گیری سلول‌های پیچیده و نابودی آنها حداقل یک یا حتی چند بار پیش از آغاز نسل‌ها وجود داشته است.

میلیاردها سال پیش حیات پیچیده بیولوژیکی دیگری روی کره زمین شکل گرفتند که به طور کلی با آنچه امروز در زمین مشاهده می‌کنیم، غیرمرتبط بوده‌اند. کره زمین حدود 4/5 میلیارد سال عمر دارد. حدود 3/7 میلیارد سال پیش و از زمانی که این سیاره تازه شکل گرفته بود، آرکی‌باکتری‌ها (باکتری‌های باستانی) و باکتری‌ها، دو پادشاه از سه پادشاهی حیات امروزه کره زمین محسوب می‌شدند.

محققان بر این باورند که این اورگانیسم‌های تک‌سلولی ساده به خودی خود حدود میلیاردها سال تا حدود 1/75 میلیارد سال پیش که «یوکاریوت»ها (یا هوهسته‌ای جانداری که یاخته‌های یا سلول آن هسته واقعی دارند)، سومین پادشاه زمین به وجود آمدند، زنده مانده‌اند.

درخت خانواده «یوکاریوت» تمام اورگانیسم‌های پیچیده کره زمین را شامل جانوران و انسان‌ها، گیاهان، قارچ‌ها و آغازیان دربرمی‌گیرد. هنوز پیرامون نحوه شکل‌گیری یوکاریوت بحث‌هایی وجود دارد اما قابل قبول‌ترین فرضیه این است که آرکی‌باکتری‌ها یک سلول باکتریایی را بلعید و این دو، با روابط همزیستی که ایجاد کردند به شکل‌گیری پیچیدگی بیولوژیکی حیات کمک کردند. در واقع، باکتری ایجاد شده، میتوکوندری‌هایی هستند که امروزه در سلول‌ها مشاهده می‌کنیم.

محققان بر این باورند که شکل‌گیری حیات پیچیده بیولوژیکی به مرور زمان ایجاد شده است و دلیل نبود یوکاریوت در سال‌ها پیش، فقدان اکسیژن در اتمسفر بوده است. اکسیژن میلیاردها سال پیش به لطف سیانو باکتری‌ها تشکیل شدند اما این کار زمان زیادی تا حدود 1/6 میلیارد سال پیش به طول انجامید که این میزان اکسیژن به حدی برسد که برای تشکیل حیات پیچیده بیولوژیکی مناسب باشد.

محققان دانشگاه واشنگتن به تازگی اعلام کرده‌اند که مدارکی دال بر وجود اکسیژن کافی در اتمسفر زمین بین 2/4 تا 2 میلیارد سال پیش و قبل از کاهش دوباره آن وجود داشته است. آنها معتقدند که ترکیبات پیچیدگی بیولوژیکی حیات قبل از پیدا شدن فسیل اولیه یوکاریوت نیز وجود داشته‌اند.

قدمت این فسیل یافت‌شده به 1/75 میلیارد سال پیش برمی‌گردد. اما قدیمی‌ترین فسیل الزاما به دلیل وجود قدیمی‌ترین موجود زنده نیست. تحقیقات نشان می‌دهد که اکسیژن کافی در محیط برای ایجاد سلول‌های پیچیده وجود داشته است که از نظر زیستی اهمیت زیادی برای تشکیل این فسیل‌ها داشته است.

این مساله حائز اهمیت است که پیش از این هیچ محققی موفق به کشف فسیل یا DNA از وجود پیچیدگی بیولوژیکی حیات در کره زمین نشده است. مواد تشکیل‌دهنده‌ای که محققان در مطالعات خود به‌ دست آورده‌اند حاکی از آن است که یوکاریوت‌ها صدها میلیون سال قبل تکامل یافته‌اند اما هنوز هم اطمینان کافی برای بروز چنین پدیده‌ای وجود ندارد.

مطالعات نشان می‌دهد اگرچه حباب‌های اولیه اکسیژن در اتمسفر مشاهده شده است، بعد از مدت کوتاهی از بین رفته‌اند. محققان ردپایی از عنصر شیمیایی سلینیوم را در تکه‌های سنگ‌های رس رسوب‌شده متعلق به 2/4 تا 2 میلیارد سال پیش کشف کردند. آنها به دنبال آن‌ هستند که آیا سلینیوم با وجود اکسیژن تغییر یافته یا اکسید شده است؟ این در واقع، واکنشی است که در نسبت ایزوتوپ‌های سلینیوم ذخیره شده در سنگ‌ها به جا می‌ماند.

محققان معتقدند که به نظر می‌رسد، در حدود یک چهارم یک میلیارد سال پیش، اکسیژن در حد بسیار بالایی وجود داشته و سپس میزان آن به شدت پایین آمده است به حدی که برای تشکیل پیچیدگی بیولوژیکی حیات کفایت نمی‌کرده است.

مترجم: ندا اظهری