استخدمت الميكروبات الأولى على الأرض الزرنيخ بدلاً من الأكسجين للحفاظ على الحياة

أحد المكونات الرئيسية لدورة الأكسجين هو ما تستخدمه النباتات وبعض أنواع البكتيريا

ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون وتحويلها إلىالكربوهيدرات والأكسجين، والتي يتم بعد ذلك تعميمها واستخدامها من قبل الكائنات الحية الأخرى التي تستخدم الأكسجين. يعمل هذا الأكسجين كوسيلة لنقل الإلكترونات، حيث يستقبلها ويمنحها في عمليات التمثيل الغذائي. ومع ذلك، خلال أول 1.5 مليار سنة من الحياة على الأرض، كان الأكسجين غائبا، ولم يفهم العلماء كيفية عمل جميع الأنظمة على الأرض، كما قال المؤلف الرئيسي للدراسة، أستاذ العلوم البحرية وعلوم الأرض بجامعة كاليفورنيا، بيتر فيشر.

نظريات حول كيفية سير الحياةتعمل في غياب الأكسجين ، وتعتمد في الغالب على الهيدروجين أو الكبريت أو الحديد كعناصر تحمل الإلكترونات لتلبية احتياجات التمثيل الغذائي للكائنات.

كما يشرح فيشر ، هذه النظريات متنازع عليها.على سبيل المثال ، التمثيل الضوئي ممكن باستخدام الحديد ، لكن الباحثين لم يجدوا دليلًا على ذلك في سجل الحفريات قبل الأكسجين قبل حوالي 2.4 مليار سنة. تم ذكر الهيدروجين ، لكن الطاقة والمنافسة على الهيدروجين بين الميكروبات المختلفة تظهر أن هذا غير ممكن.

الزرنيخ هو احتمال نظري آخر ، وتم العثور على دليل على ذلك في عام 2008. يقول فيشر إن أدلة جديدة ظهرت في عام 2014 ، عندما وجد هو وزملاؤه دليلًا على التمثيل الضوئي القائم على الزرنيخ منذ بلايين السنين. لتأكيد نظريتهم بشكل أكبر ، احتاج الباحثون إلى إيجاد نظير حديث لدراسة الكيمياء الجيولوجية الحيوية ودوران العناصر.

الجانب الصعب للعمل مع السجل الأحفوري ،خاصة تلك القديمة مثل بعض الستروماتوليت ، هو أن هناك القليل منها بسبب دوران الصخور مع تحرك القارات. ومع ذلك ، جاء هذا الاختراق عندما اكتشف الفريق حصيرة ميكروبية نشطة موجودة حاليًا في بيئة قاسية في لاجونا لا برافا في صحراء أتاكاما في تشيلي.

لم يتم دراسة هذه الحصائر من قبل ، ولكنها تمثلهي مجموعة من ظروف العالم الآخر مشابهة لتلك الموجودة في الأرض المبكرة. توجد الحصائر في بيئة فريدة تتركها في حالة دائمة خالية من الأكسجين على ارتفاعات عالية ، حيث تتعرض لتقلبات يومية في درجات الحرارة والأشعة فوق البنفسجية العالية. إنها بمثابة أداة قوية وغنية بالمعلومات لفهم الحياة في بدايات الأرض.

بدأ العلماء العمل في شيلي ، حيث وجدوانهر الدم الأحمر. تتكون الرواسب الحمراء من بكتيريا التمثيل الضوئي ناقصة الأكسجين. تحتوي هذه المياه أيضًا على الكثير من الزرنيخ. يحتوي على كبريتيد الهيدروجين ، وهو من أصل بركاني ويتدفق بسرعة كبيرة فوق الحصائر. أوضح العلماء أنه لا يوجد أكسجين على الإطلاق هنا.

أظهر فريق من العلماء أن الحصائر تخلقرواسب الكربونات وجيل جديد من الستروماتوليت. أظهرت مواد الكربونات أيضًا دليلاً على دوران الزرنيخ - فهو يعمل كناقل للإلكترون ، مما يثبت أن الميكروبات تستقله بنشاط ، مثل الأكسجين في الأنظمة الحديثة. يقول فيشر إن هذه النتائج ، إلى جانب الأدلة الأحفورية ، توفر مؤشراً واضحاً على الحالات المبكرة للأرض.

اقرأ أيضا

في عصر النظم البيئية: كيف يتحول عمالقة تكنولوجيا المعلومات إلى واجهات في حياتنا اليومية

تبين أن نهر Doomsday الجليدي أكثر خطورة مما اعتقد العلماء. نقول الشيء الرئيسي

استبدل GitHub مصطلح "رئيسي" بمكافئ محايد