چهارشنبه ۱۲ فروردین ۱۳۹۴ ه‍.ش.

چرخه تاریخی حیات میکرو ارگانیسم‌ها

از: Space Daily؛ برگردان از: فرناز حیدری

منشأ حیات

چرخه تاریخی حیات میکرو ارگانیسم‌ها



چرخه تاریخی حیات میکرو ارگانیسم‌ها

دانشمندان مدت‌های مدید باور داشتند که زمان پیدایش موجودات چندیاخته‌ای تقریبا مقارن با اواخر دوران زمین‌شناسی پرکامبرین بوده است.

از گزارش‌های زمین‌شناسی بر می‌آید، در آن دوران به واسطه افزایش میزان اکسیژن روند تکثیر چندسلولی‌ها عملاً تسهیل شده است. پرکامبرین نام یک بازه یا دوره زمین‌شناسی است که بیشتر از ۵۴۱ میلیون سال قبل و با پیدایش نخستین حیوانات سخت‌پوست ماکروسکوپی خاتمه یافت. مسایلی نظیر این که چرا اکسیژن در این زمان خاص افزایش پیدا کرد و یا این‌که رابطه آن با فرضیه‌ای تحت عنوان «گلوله برفی زمین» چیست، تا مدت‌ها به شکل راز و در پرده‌ای از ابهام وجود داشت.

فرضیه گلوله برفی زمین، نظریه‌ای است که ادعا می‌کند سطح زمین پیشتر از ٦۵۰ میلیون سال قبل، حداقل یک‌بار به‌طور کامل، یا به‌طور نسبی یخ بسته است. دانشمندان باور دارند آنچه از آن تحت عنوان فرضیه گلوله برفی زمین یاد می‌شود، در واقع یکی از حادترین تغییرات زمین‌شناسی است که زمین تا به امروز تجربه کرده است. شواهد امر حاکی از آن است که این اتفاق نیز احتمالاً در همان بازه زمانی پیدایش موجودات چندیاخته‌ای رخ داده، اما هنوز مسائل زیادی در این زمینه به‌صورت یک راز باقی مانده است.

طرفداران این فرضیه مدعی هستند که این مساله می‌تواند به‌خوبی علت پیدایش نهشته‌های رسوبی با منشأ یخچالی را در عرض‌های جغرافیایی که در زمان‌های دور، عرض‌های جغرافیایی حاره‌ای خوانده می‌شدند یا حتی علت رویت دیگر عوارض عجیب و معماگونه را در گزارش‌های زمین‌شناسی توجیه کند. لازم به ذکر است که عرض‌های جغرافیایی یک مکان در زمان‌های دور از طریق مقایسه با قطب‌های مغناطیسی زمین در همان برهه‌اندازه‌گیری می‌شد و تفاوت عرض‌های جغرافیایی کنونی و عرض‌های جغرافیایی زمان‌های دور در واقع حاصل رانش قاره‌ای و جابه‌جایی قطب‌های مغناطیسی زمین است.


نیتروژن، کلید حل معمای افزایش اکسیژن

تحقیقات اخیر دانشمندان نشان می‌دهد که ردیابی عنصر نیتروژن در برهه زمانی مذکور می‌تواند در حل معما راهگشا 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 جلبک‌های سبزآبی از داده‌های ژنتیکی استفاده کردند.

سیانوباکترها همان باکتری‌های سبزآبی هستند که چند میلیون سال قبل به واسطه فتوسنتز در اقیانوس‌ها، مقادیر کافی اکسیژن را برای ایجاد بستر مناسب حیات دیگر موجودات فراهم کردند.

یکی از شناخته شده‌ترین نمونه سیانوباکترها در دنیای امروز جلبک‌هایی است که به باور برخی از پژوهشگران عامل کشند سرخ در آب دریاها و حتی خلیج فارس است.

در سال‌های اخیر داده‌های ژنتیکی عملاً نقش موثری در بازخوانی داستان حیات موجودات زنده داشته‌اند. این خود یک مزیت است که اکنون ما می‌دانیم میکروارگانیسم‌ها چگونه توانسته‌اند شرایط زیستی را برای دیگر موجودات زنده فراهم سازند

جالب است که بدانید برخی از این سیانوباکترها در میلیون‌ها سال قبل این توانایی را داشته‌اند 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 تکنیک‌های مولکولی این امکان را به‌دست آورد که مشخص کند دقیقاً در چه زمانی این گونه‌ها برای نخستین بار در تاریخچه زمین‌شناسی به ثبت رسیده‌اند. براساس تحقیقات مذکور، این زمان تقریبا حدود ۸۰۰ میلیون سال قبل بوده است.


راز حیات موجودات ماکروسکوپی در تثبیت نیتروژن مغذی اقیانوس‌ها

دکتر سانچز باراکالدو که یکی از اعضای انجمن تحقیقاتی دورتی‌هادگکین در مدرسه علوم زیستی و زمین‌شناسی بریستول است، می‌گوید: «ما از قبل می‌دانستیم که فتوسنتز اکسیژنی بیشتر از ۲٫۳ میلیارد سال پیش و برای نخستین‌بار در زیستگاه‌های آب شیرین انجام شده.

فتوسنتز اکسیژنی همان پروسه‌ای است که به واسطه آن میکروب‌ها یا باکتری‌ها، دی اکسیدکربن را به شکل کربوهیدرات تثبیت می‌کنند. مولکول‌های آب در همین اثنا شکافته شده و سپس اکسیژن به‌عنوان محصول فرعی یا جانبی تولید می‌شود. نکته قابل توجه این‌جاست که سیانوباکترهای تولیدکننده اکسیژن تنها در حدود ۸۰۰ میلیون سال پیش این قابلیت را به‌دست آوردند که کلونی‌های بزرگی را در اقیانوس‌ها که بیشتر از دوسوم سیاره ما را در بر می‌گرفتند، تشکیل دهند و نیتروژن قابل استفاده زیستی نیز عملاً منبع تغذیه کافی برای رشد و باروری آن‌ها را فراهم ساخت. در مرحله بعد اکسیژن و کربوهیدرات غذایی به‌میزان زیاد تولید شد. همه این مراحل عملاً 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 احتمالاً این تثبیت نیتروژن مغذی در اقیانوس‌ها بوده که نقش محوری را برای فراهم ساختن امکان حیات دیگر موجودات ماکروسکوپی ایفا کرده.»


نقش میکروارگانیسم‌ها در احیای زیستگاه‌ها

پروفسور اندی ریدگول که در نگارش این مقاله علمی همکاری داشته، در این باره می‌گوید که پخش و تثبیت نیتروژن در اقیانوس‌ها از نظر زمانی پیش از انجماد و یخ‌زدگی جهانی و حتی پیش از پیدایش حیوانات بوده. با وجود این هنوز اتفاقات بیشتری باید رخ می‌داد تا شرایط برای زیست دیگر موجودات پرسلولی فراهم شود.

این تغییرات تکاملی احتمالاً با پدیده یخ‌زدگی و انجماد بزرگ جهانی در ارتباط است و شاید حتی زمینه را برای وقوع آن مهیا کرده است. چنان که اکنون دانشمندان دریافته‌اند 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 تکنیک‌های ژنتیکی به حل یک معمای قدیمی و چند هزار ساله کمک کرد، خارق‌العاده و قابل تحسین است. در سال‌های اخیر داده‌های ژنتیکی عملاً نقش موثری در بازخوانی داستان حیات موجودات زنده داشته‌اند. این خود یک مزیت است که اکنون ما می‌دانیم میکروارگانیسم‌ها چگونه توانسته‌اند شرایط زیستی را برای دیگر موجودات زنده فراهم سازند.»


[] يادداشت‌ها




[] پی‌نوشت‌ها

چرخه تاریخی حیات میکرو ارگانیسم‌ها، ترجمۀ فرناز حیدری، جام‌جم آنلاین: یکشنبه ۱٧ فروردین ۱٣۹٣


[] جُستارهای وابسته




[] سرچشمه‌ها

وب‌سایت جام‌جم آنلاین؛ برگرفته از: Space Daily