تحل الستيرويدات البدائية لغزًا قديمًا حول كيفية تطور أشكال الحياة المعقدة الأولى
قد تساعد المنشطات المكتشفة في صخور عمرها 1.6 مليار عام العلماء في حل لغز طويل الأمد حول تطور الحياة أحادية الخلية.
يتم إنتاج هذه المركبات بواسطة حقيقيات النوى الكائنات الحية ، والتي يتم تعريفها من خلال وجود خلايا ذات نوى وعضيات داخلية مرتبطة بالأغشية. تشمل حقيقيات النوى الحديثة النباتات والفطريات والحيوانات. في المقابل ، تفتقر بدائيات النوى – البكتيريا والعتائق – إلى هذه الميزات. استنادًا إلى البيانات الجزيئية ، يعرف الباحثون أن حقيقيات النوى أحادية الخلية تطورت لأول مرة منذ ملياري سنة على الأقل ، ولكن هناك القليل جدًا من السجل الأحفوري لأيامهم الأولى.
المحير بشكل خاص هو أن المنشطات التي تنتجها حقيقيات النوى كجزء من أغشيتها لا تظهر في السجل الأحفوري حتى 800 مليون سنة مضت. آخر سلف مشترك لحقيقيات النوى الحديثة ، بما في ذلك بشر اليوم ، عاش قبل حوالي 1.2 مليار سنة ويجب أن تكون قد أنتجت هذه المنشطات ، مما أدى إلى الارتباك حول سبب عدم ظهورها في الصخور القديمة.
الآن ، اكتشف الباحثون أنهم كانوا يبحثون عن الشيء الخطأ. بدلاً من البحث عن مركبات الستيرويد الحديثة المظهر ، اكتشفوا سلائف من خطوات سابقة في عملية التمثيل الغذائي للميكروبات. نشر الفريق نتائجه يوم الأربعاء (7 يونيو) في المجلة طبيعة.
“إن الأمر أشبه بالسير على شيء واضح كل يوم دون رؤيته” ، هذا ما قاله المؤلف الأول للدراسة يوخن بروكس، أستاذ في كلية أبحاث علوم الأرض في الجامعة الوطنية الأسترالية ، لـ Live Science. “ولكن بمجرد أن تعرف كيف تبدو ، تراه فجأة في كل مكان.”
عالم حقيقيات النوى
بمجرد أن اكتشف الباحثون الجزيئات التي يبحثون عنها ، وجدواها في جميع أنحاء الصخور الرسوبية منذ ما بين مليار و 1.6 مليار سنة. قال بروكس إن هذا يغير صورة ما اعتقده الباحثون حول الوفرة الأصلية لحقيقيات النوى.
وقال: “لقد اعتقدنا سابقًا أن حقيقيات النوى كانت إما منخفضة جدًا من حيث الوفرة أو مقتصرة على البيئات الهامشية حيث لا يمكننا العثور على الحفريات الجزيئية”. “يبدو الآن أن المزيد من الأشكال البدائية يمكن أن تكون وفيرة جدًا حتى في الموائل البحرية المفتوحة.”
تم العثور على المركبات في البداية في الصخور التي تشكلت في قاع المحيط القديم ، والتي أصبحت الآن مكشوفة على اليابسة في الإقليم الشمالي لأستراليا. عندما وسع الباحثون عمليات البحث عن صخور عمرها مليار عام على مستوى العالم ، وجدوا آثارًا للستيرويدات في الممرات المائية القديمة من جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك غرب إفريقيا والدول الاسكندنافية والصين.
تعود أقدم العينات إلى 1.64 مليار سنة. لم يجد العلماء حتى الآن صخورًا أقدم محفوظة جيدًا بما يكفي لتحليلها. قال بروكس إن هناك أيضًا فجوة في الرقم القياسي منذ ما بين مليار و 800 مليون سنة ، لأن القليل من الصخور البحرية من تلك الفترة الزمنية لا يزال موجودًا. هذه الفترة كانت على أعتاب ظهور حقيقيات النوى الحديثة ، على الرغم من ذلك ، كما قال ، لذلك من المهم سد هذه الثغرات.
ابتكار تطوري
وقالت الدراسة الجديدة هي “خطوة مهمة” إلى الأمام في ملء البيانات المفقودة حول حقيقيات النوى المبكرة لورا كاتز، عالم أحياء في كلية سميث يدرس تطور حقيقيات النوى لكنه لم يشارك في الدراسة الجديدة.
قال كاتز: “تساعدنا هذه الورقة في فهم هذه حقيقيات النوى المبكرة وما قد تبدو عليه حقيقيات النوى المبكرة”.
تطورت هذه الكائنات في بيئة مختلفة تمامًا عن بيئة اليوم ، أندرو روجرقال عالم الأحياء الجزيئية في جامعة Dalhousie في كندا ، والذي لم يشارك في البحث ، لـ Live Science. قال روجر إن الغلاف الجوي للأرض لم يكن يحتوي على مستويات كبيرة من الأكسجين حتى 2.4 مليار سنة ولم يصل إلى مستويات الأكسجين الحديثة إلا قبل 650 مليون سنة.
وقال إن مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي ربما لعبت دورًا في توقيت تطور حقيقيات النوى ، بالنظر إلى أن معظم حقيقيات النوى تستخدم الأكسجين في عملية التمثيل الغذائي. قال كاتز إنه من الممكن أن تكون الستيرويدات المطورة حديثًا قد مكنت حقيقيات النوى المبكرة من الانتقال إلى بيئات جديدة غنية بالأكسجين.
