شناسایی رازی که می‌تواند چگونگی شروع زندگی در زمین را تبیین کند

فسیل‌های کوچکی که حدود دو میلیارد سال در تکه‌های سنگ‌های باستانی به دام افتاده‌اند، اولین شواهد را از فتوسنتز روی زمین ارائه می‌کنند.

در منطقه «سازنذ مک درموت» در صحرای شمال استرالیا، ساختار‌های کوچکی به نام تیلاکوئید‌ها در سیانوباکتری‌های فسیل‌شده‌ای کشف شده‌اند که قدمت آن‌ها به ۱.۷۵ میلیارد سال پیش باز می‌گردد.

ممکن است بسیار پیچیده به نظر برسد، اما این مسئله به ساختار سلولی مربوط می‌شود که می‌تواند نور خورشید، آب و دی اکسید کربن را به انرژی و اکسیژن تبدیل کند.

قدیمی‌ترین فسیل حاوی شواهد مستقیم از ساختار‌های فتوسنتز اکسیژن به حدود نیم میلیارد سال پیش باز می‌گردد. با این حال، کشف جدید مقیاس زمانی را ۱.۲ میلیارد سال به عقب می‌اندازد.

دانشگاه لیژ در بلژیک گزارش داد که گروهی از دانشمندان ساختار‌های اساسی برای تولید فتوسنتز اکسیژن در داخل میکروارگانیسم‌های فسیل‌شده با قدمت ۱.۷۵ میلیارد سال را شناسایی کرده‌اند، کشفی که نشان‌دهنده قدیمی‌ترین شواهد فسیلی از این فرآیند متابولیک حیاتی است.

این ساختار‌ها در مقیاس بزرگ زندگی روی زمین در حال حاضر بسیار ساده هستند، اما برای رویداد اکسیداسیون بزرگ (یا اکسیژن‌رسانی بزرگ)، یک دوره تاریخی مهم در سیاره ما که به پر شدن جو با هوای قابل تنفس کمک و شکل‌های حیات را فعال کرد، بسیار حیاتی بوده اند.

اعتقاد بر این است که اولین اشکال حیات روی زمین برای زنده ماندن نیازی به اکسیژن نداشتند، زیرا جو اولیه سیاره ما عمدتاً از دی اکسید کربن، متان و بخار آب تشکیل شده بود نه نیتروژن و اکسیژن که جو فعلی را تشکیل می‌دهند.

با این حال، حدود ۲.۴ میلیارد سال پیش، رویداد بزرگ اکسیداسیون رخ داد، به گونه ای که سطح اکسیژن در جو زمین برای اولین بار به طور قابل توجهی افزایش یافت. برخی از دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که تکامل غشا‌های تیلاکوئید در سیانوباکتری‌های اولیه فتوسنتز را با نیروی محرکه مورد نیاز برای شروع این رویداد فراهم می‌کند.

سیانوباکتری‌ها نوعی میکروارگانیسم هستند که از فرآیند فتوسنتز اکسیژنی انرژی دریافت می‌کنند و از طریق آن آب و دی اکسید کربن به گلوکز و اکسیژن تبدیل می‌شوند. تیلاکوئید‌ها گروهی از ساختار‌های متصل به غشاء و به هم پیوسته هستند که در کلروپلاست (نوعی سلول‌ساز موجود در سلول‌های گیاهی) گیاهان و برخی سیانوباکتری‌های مدرن جاسازی شده‌اند.

ساختار‌های تیلاکوئید در سلول‌های موجودات فتوسنتزی امروزی یافت می‌شوند و حاوی رنگدانه کلروفیل هستند که برای جذب نور برای فتوسنتز استفاده می‌شود. این به این معنی است که میکروفسیل‌ها قدیمی‌ترین شواهد مستقیم فتوسنتز را نشان می‌دهند و به ما یک حد پایین‌تر جدید در سن ظهور سیانوباکتری‌های حاوی تیلاکوئید و ابزار جدیدی برای درک اکوسیستم‌های اولیه زمین و چگونگی پیدایش حیات در سیاره ما می‌دهند.

با این حال، هنوز در مورد منشأ فتوسنتز اکسیژنی و همچنین نوع سیانوباکتری‌هایی که در اکسیژن‌رسانی اولیه زمین شرکت داشتند، بحث‌هایی وجود دارد. در مطالعه جدیدی که اخیراً در مجله Nature منتشر شده است، گزارش شده است که ردپایی از غشا‌های تیلاکوئید در میکروفسیل‌های موسوم به Navifusa majensis کشف شده است که در سنگ‌های رسوبی کشف‌شده در سازند مک‌درموت در شمال استرالیا و همچنین در نمونه دیگری از کانادا یافت شده است.

به گفته نویسندگان این مطالعه، مشاهدات به شناسایی Navifusa majensis به عنوان یک سیانوباکتری فسیلی اجازه داده است. پروفسور امانوئل جاووکس، یکی از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه لیژ، به مجله Vice توضیح داد که این ساختار‌های کشف شده به ما امکان می‌دهند به روشی صریح تعیین کنیم که گروه Navifusa majensis به طور فعال ۱.۷۵ میلیارد سال پیش فتوسنتز اکسیژن اولیه را انجام می‌دادند. 

دانشمندان قصد دارند فسیل‌های باستانی را جستجو کرده و به دقت مطالعه کنند تا بررسی کنند که آیا غشا‌های تیلاکوئید در اکسیژن‌رسانی سیاره ما در طی رویداد بزرگ اکسیداسیون نقش داشته یا خیر.

جافوکس گفت: اگر ما به نسخه اولیه سیاره و زندگی خود علاقه‌مند هستیم، پس این سیانوباکتر‌ها میکروارگانیسم‌های بسیار مهمی هستند، زیرا آن‌ها هستند که فرآیند فتوسنتز اکسیژنی را اختراع کردند.  

مطالعه جدید در مجله Nature منتشر شده است.

منبع: روسیا الیوم