میکروب‌ها پایه‌های زندگی اولیه در زمین را بنیان نهادند

1

ما وجود داریم، رشد می‌کنیم و درباره زندگی فکر می‌کنیم، اما وقتی به فهمیدن شروع آن می‌رسیم، همیشه در تقاطع‌ها قرار می‌گیریم. از کجا آمده‌ایم؟ دنیا زمانی که زندگی اولین بار پدید آمد، چگونه به نظر می‌رسید؟ مقاله‌ای اخیر از دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید (UC Riverside) اکنون به ما کمک می‌کند تا این پازل پیچیده را با استفاده از میکروب‌ها تکه تکه کنیم.

زندگی اولیه در زمین

این پروژه پژوهشی که توسط کریستوفر تینو، دانشجوی دکترا در UCR در زمان مطالعه، و تیموتی لیونز، استاد برجسته‌ی بیوشیمی در UCR، هدایت می‌شود، به قلمروهای ناشناخته‌ی تاریخ زیستی زمین می‌پردازد.

این مطالعه، دهه‌ها پژوهش، دستاوردها و داده‌ها را به هم پیوند می‌دهد تا داستانی درباره‌ی میکروب‌ها، تکامل آن‌ها و تأثیر آن‌ها بر سیاره‌ی ما را روایت کند.

بسیاری از مطالعات نشانه‌های زندگی اولیه حفظ شده در سنگ‌های باستانی را بررسی کرده‌اند، اما این مقاله داده‌های موجود را با مطالعات ژنومی ارگانیسم‌های مدرن و شیمی تغییر‌یافته‌ی اقیانوس‌ها، قاره‌ها و اتمسفر اولیه پیوند می‌دهد.

میکروب‌ها و اشکال اولیه زندگی

این مقاله نشان می‌دهد که چگونه اشکال اصلی زندگی – باکتری‌های تولیدکننده O2 و آرکئاهای تولیدکننده‌ی متان – به‌طور قابل‌توجهی تحت تأثیر محیط‌های خود قرار گرفتند و بر آن تأثیر گذاشتند. بنابراین، زمین، هوا، آب و زندگی – همه به‌طور دست در دست تکامل یافتند، مانند یک سمفونی طبیعی.

لیونز می‌گوید: “پیام اصلی در همه‌ی این‌ها این است که نمی‌توان هیچ بخشی از رکورد را به‌صورت جداگانه مشاهده کرد.” “این یکی از اولین دفعاتی است که پژوهش در این زمینه‌ها به‌طور جامع به هم پیوند خورده تا یک روایت کلی را کشف کند.”

سفر میکروب‌ها

این مقاله همچنین ما را به سفری از اشکال اولیه‌ی زندگی می‌برد – چگونه آن‌ها زنده ماندند، سازگار شدند و در نهایت، رونق گرفتند. همان‌طور که میکروب‌ها تعدادشان افزایش یافت، شروع به شکل‌دادن به دنیای اطراف خود کردند، به‌ویژه با تولید اکسیژن از طریق فتوسنتز.

پژوهش بررسی می‌کند که چگونه زندگی میکروبی مواد مغذی کلیدی مانند نیتروژن، آهن، منگنز، گوگرد و متان را مصرف، تغییر و پراکنده کرد. این تکامل زیستی هنگامی رخ داد که سطح زمین تغییرات قابل‌توجهی را تجربه کرد، از جمله پیدایش قاره‌ها و افزایش اکسیژن جوی.

این موجودات کوچک چگونه بر توسعه‌ی سیاره تأثیر گذاشتند؟ با درک نقش آن‌ها، می‌توانیم تعادل پیچیده‌ی زندگی و محیط را بهتر قدردانی کنیم.

میکروب‌ها و زندگی باستانی

پژوهشگران همچنین آثار اشکال باستانی زندگی پنهان در سنگ‌های میلیاردها ساله را بررسی کرده‌اند. پژوهشگران از شیمی این سنگ‌ها و ژنوم‌های بستگان زنده برای به‌دست‌آوردن دیدگاهی جامع از زندگی باستانی استفاده کرده‌اند.

این مطالعه فرضیه‌ی طولانی‌مدتی را که اشکال زندگی بلافاصله پس از ظهور خود در زمین غالب شدند، به چالش می‌کشد. سفر از وجود به برتری اغلب صدها میلیون سال طول کشید.

لیونز می‌گوید: “میکروب‌هایی که در ابتدا در موقعیت‌های محدودی زنده می‌ماندند، بعدها نوبت خود را برای تبدیل‌شدن به بازیگران اصلی خواهند داشت.”

بیش از یک جستجوی فسیلی

در حالی که این پژوهش به کنجکاوی ما درباره‌ی منشاء ما پاسخ می‌دهد، همچنین تصویری وسیع‌تر را نقاشی می‌کند. این مطالعه دیدگاه‌هایی در مورد نحوه‌ی پاسخگویی زندگی و محیط‌ها به تغییرات آب‌وهوایی، چه در کوتاه‌مدت و چه در بلندمدت، ارائه می‌دهد.

علاوه بر این، یافته‌های حاصل از این پژوهش می‌تواند در جستجوی ما برای زندگی فراتر از زمین مؤثر باشد. اگر ما قرار است شواهدی از زندگی فراتر از زمین پیدا کنیم، احتمالاً بر اساس فرآیندها و محصولات میکروارگانیسم‌ها، مانند متان و O2 خواهد بود.

اهمیت مطالعه

فهم ما از روزهای اولیه‌ی زندگی به‌طور فزاینده‌ای افزایش می‌یابد، به لطف کار بی‌وقفه‌ی دانشمندانی مانند کریستوفر تینو، تیموتی لیونز و تیم آن‌ها.

لیونز می‌گوید: “به‌طور خلاصه، ما اولین تعاملات زمین با میکروب‌هایی که قادر به تغییر محیط جهانی بودند را توصیف می‌کنیم.”

“برای درک کامل که چه کسی، چه چیزی، چه زمانی و کجا میکروب‌ها از وجود ساده به داشتن تأثیر قابل‌توجه بر محیط ارتقا یافتند، باید کل تصویر را درک کرد.”

بنابراین، چه شما در حال فکرکردن به منشاء ما هستید یا درباره‌ی زندگی فرازمینی تفکر می‌کنید، به یاد داشته باشید – همه چیز با میکروب‌ها و سفر شگفت‌انگیز آن‌ها شروع می‌شود. آیا شگفت‌انگیز نیست که چگونه این موجودات کوچک زندگی را شکل داده‌اند و همچنان شکل می‌دهند؟

این مطالعه در مجله‌ی Nature Reviews Microbiology منتشر شده است.