كيف كانت الحياة على الأرض في العصور السابقة؟

لم تكن الأرض دائمًا هي ذلك الكوكب الأزرق والأخضر الذي نعرفه اليوم. في  في بداية تكوينها  ، كانت مستويات الأكسجين أقل بحوالي مليون مرة مما هي عليه الآن، ولم توجد غابات أو حيوانات. ووفق هذه النسبة، كانت الأجواء سامة. فكيف كانت الحياة في ذلك الوقت؟

درست فاطمة لي هاو، طالبة الدراسات العليا في معهد علوم الحياة والأرض (ELSI)، بإشراف الأستاذ المشارك شون ماكجلين، هذه الفترة من عمر الأرض من خلال فحص الينابيع الساخنة الغنية بالحديد في اليابان، والتي تُعد نموذجًا مشابهًا لـ محيطات الأرض القديمة خلال فترة من أعظم التحولات في تاريخ الكوكب:  أكسدة الغلاف الجوي ، وفقًا لموقع Science Daily.

وأظهرت نتائج الدراسة أن الميكروبات قديماً كانت تستخدم الحديد مع الأكسجين الناتج عن الميكروبات الضوئية للحصول على الطاقة. يعكس ذلك نظامًا بيئيًا انتقاليًا، حيث استطاعت الحياة تحويل نفايات كائن حي إلى مصدر طاقة جديد قبل أن يصبح التمثيل الضوئي المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض.

الينابيع الساخنة كمختبر طبيعي

درس الفريق خمسة ينابيع ساخنة في اليابان، أحدها في طوكيو، واثنان في كل من محافظتي أكيتا وآوموري. جميعها غنية طبيعيًا بـمركب الحديد الثنائي (Fe²⁺)، وهو نادر اليوم في عالم غني بالأكسجين، إذ يتحول بسرعة إلى حديد ثلاثي (Fe³⁺) غير قابل للذوبان.

لكن في هذه الينابيع، لا تزال المياه تحتوي على مستويات عالية من الحديد الثنائي، مع نسبة منخفضة من الأكسجين، ودرجة حموضة شبه متعادلة، وهي ظروف يُعتقد أنها تشبه أجزاءً من محيطات الأرض في مراحلها المبكرة.

تُعد هذه الينابيع مختبرًا طبيعيًا فريدًا لدراسة عملية التمثيل الغذائي للميكروبات في ظروف مشابهة للأرض في  العصور القديمة  ، خلال الفترة الانتقالية من أواخر العصر الأركي إلى أوائل العصر البروتيروزوي، التي شهدت حدث الأكسدة العظيم. كما تساعدنا على فهم تشكّل النظم البيئية الميكروبية البدائية قبل ظهور النباتات والحيوانات أو قبل توفر الأكسجين بكميات كبيرة، كما يوضح شون ماكجلين.

الميكروبات في الينابيع

في أربعة من الينابيع الخمسة، كانت البكتيريا المؤكسدة للحديد المحبة للهواء هي الميكروبات السائدة. تزدهر هذه الكائنات في ظروف نقص الأكسجين، وتستخدم الحديد الثنائي كمصدر للطاقة، محولةً إياه إلى حديد ثلاثي. كما لوحظ وجود البكتيريا الزرقاء المنتجة للأكسجين عبر التمثيل الضوئي ، لكنها كانت قليلة العدد نسبيًا.

على الرغم من الاختلافات بين المواقع من حيث التركيب الكيميائي والجيولوجي والميكروبي، تشير النتائج إلى أنه في وجود الحديد الثنائي والأكسجين المحدود، تتعايش باستمرار مجتمعات مؤكسدات الحديد الدقيقة، و  الكائنات الضويئة المنتجة للأكسجين كما تقول لي هاو في الدراسة المنشورة بموقع  PubMed .

تحرير: عماد حسن