مدفونة لمدة 1.7 مليار سنة: هذه الحفريات القديمة قد تعيد كتابة قصة الحياة المعقدة

تشير الحفريات الأسترالية القديمة إلى أن أقدم الكائنات حقيقية النواة اعتمدت على الأكسجين، مما يوفر دليلاً جديدًا على أن الأكسجين ساعد في تمكين تطور الحياة المعقدة.

مخزنة في مستودع مفتوح في داروين الاستوائية بأستراليا، هناك عشرات من الصواني التي تحتوي على قلوب أسطوانية من الصخور. وهي مأخوذة من حفر حفر تم حفرها على عمق مئات الأمتار تحت السطح من قبل شركات التنقيب عن المعادن منذ عقود.

بعض هذه النوى في المسح الجيولوجي للإقليم الشمالي هي الحجر الطيني – وهو نوع من الصخور الرسوبية التي تتكون من الطين المتصلب في قاع البحر. لم تكن الشركات التي قامت بحفر هذه العينات الجوفية على علم إلى حد كبير بوجود حفريات لكائنات مجهرية مدفونة في قاع البحر الداخلي القديم الذي غطى جزءًا كبيرًا من شمال أستراليا، منذ أكثر من 1.5 مليار سنة.

كما جديدنا يذاكر، الذي نُشر اليوم في مجلة Nature، يُظهر أن هذه الحفريات ضرورية لحل لغز طويل الأمد حول القفزة التطورية الكبرى التي أدت إلى ظهور كل أشكال الحياة المعقدة على الأرض: أصل حقيقيات النوى.

القفزة التطورية إلى الحياة المعقدة

يمكن وضع كل أشكال الحياة على الأرض في أحد النوعين، اللذين يختلفان بشكل أساسي على المستوى الخلوي.

تتمتع بدائيات النوى (البكتيريا والعتائق) بتنظيم خلوي بسيط وهي في الغالب وحيدة الخلية. تختلف حقيقيات النوى – بما في ذلك جميع الحيوانات والنباتات والطحالب والفطريات – اختلافًا كبيرًا. لديهم خلايا أكثر تعقيدًا تتميز بنواة وهياكل متخصصة أخرى مثل العضيات التي تؤدي وظائف محددة.

لقد غيرت ثورة حقيقية النواة الكوكب. لقد أدى ذلك إلى ظهور الحيوانات، وفي النهاية إلينا. بناءً على الملاحظات من جينات الكائنات الحية، أصبح الآن متفق عليه على نطاق واسع أن آخر سلف مشترك لجميع حقيقيات النوى الحية نتج عن الاتحاد التكافلي (على الأقل) لاثنين من الميكروبات بدائية النواة: العتائق والبكتيريا.

أقدم دليل معروف على الحياة حقيقية النواة

أول دليل على وجود حياة حقيقية النواة يأتي في شكل حفريات لكائنات وحيدة الخلية. إنها تظهر مستوى من التعقيد الخلوي لم نشاهده بين بدائيات النوى ولكنه شائع في حقيقيات النوى.

يمكن العثور على حفريات حقيقية النواة حولها ال العالم في الصخور يعود تاريخها إلى ما لا يقل عن 1.5 مليار سنة. تعد حفريات الإقليم الشمالي، والتي يعود أقدمها إلى ما قبل 1.75 مليار سنة، أقدم حفريات حقيقية النواة المعروفة حاليًا على مستوى العالم.

لكن العالم القديم الذي تطورت فيه حقيقيات النوى المبكرة لا يزال يكتنفه الغموض. والعديد من الجوانب الأساسية المتعلقة بطبيعتها غير معروفة.

هل احتاجت حقيقيات النوى المبكرة إلى الأكسجين؟

يمكن للعديد من أنواع البكتيريا أن تعيش وتنمو في أماكن لا تحتوي على الأكسجين. لكن جميع حقيقيات النوى الموجودة على قيد الحياة اليوم تقريبًا تستخدم الأكسجين من أجل بقائها. وذلك لأن التنفس الهوائي – أي تكسير الطعام باستخدام الأكسجين – يوفر كميات هائلة من الطاقة التي تتطلبها الحياة المعقدة.

لكن فكرة أن الأكسجين كان دائمًا مفيدًا لجميع حقيقيات النوى كانت كذلك تأتي تحت النار في السنوات الأخيرة. ويأتي هذا في أعقاب الاكتشافات المدهشة لحقيقيات النوى الغامضة التي يمكنها ذلك تزدهر في الظروف بدون أكسجين.

هناك أيضا أدلة متزايدة من السجل الجيولوجي أنه عندما تطورت حقيقيات النوى لأول مرة، كان الأكسجين على الأرجح أكثر ندرة. وهذا يعني أن الموائل البحرية الخالية من الأكسجين ستكون هي القاعدة. بشكل جماعي، هذه الملاحظات لديها تم التشكيك فيه افتراض أن حقيقيات النوى اعتمدت على الأكسجين منذ نشأتها.

يمكن للدراسات الجينية للميكروبات الحية التي تنتمي إلى مجموعات تعتبر الأقرب إلى أسلاف حقيقيات النوى الأولى أن تقدم رؤى أساسية حول أصل حقيقيات النوى. لكن السجل الأحفوري وحده هو الذي يمكنه أن يخبرنا عن الأنساب المنقرضة منذ زمن طويل. والجيولوجيا وحدها هي القادرة على تقديم نافذة على نوع العالم الذي تعيش فيه هذه الكائنات.

التحقيق في البحار القديمة من خلال الحفريات والكيمياء الجيولوجية

في دراستنا الجديدة، قمنا بسحق عينات من نوى الحجر الطيني المخزنة في داروين، ثم قمنا بإذابتها. لقد حددنا أكثر من 12000 حفرية من خلال تحليل البقايا العضوية التي خلفها هذا الذوبان تحت المجهر.

قمنا أيضًا بدراسة الأحجار الطينية التي تم حفظ الحفريات فيها لفهم كيف كانت البيئة عندما ترسبت الرواسب بشكل أفضل. وقد قدم هذا نظرة ثاقبة حول الموائل التي تعيش فيها هذه الكائنات حقيقية النواة. ومن خلال تحليل كيمياء هذه الحجارة الطينية، يمكننا تحديد ما إذا كان الأكسجين موجودًا في مياه البحر القديمة.

تظهر نتائجنا أنه تم العثور على حفريات حقيقيات النوى في بيئات تتراوح من السهول الطينية الساحلية إلى البحر المفتوح. لكنها كانت موجودة فقط في العينات المودعة في البيئات المؤكسجة. العينات المأخوذة من البيئات الخالية من الأكسجين تحتوي فقط على أشكال بسيطة بدائية النواة.

يظهر الأكسجين كمحرك رئيسي للتطور المبكر لحقيقيات النواة

يشير هذا إلى أنه حتى أقدم حقيقيات النوى المعروفة التي عاشت على الأرض منذ 1.7 إلى 1.4 مليار سنة كانت تعتمد على الأكسجين. هذه البيانات تدعم أ فرضية طويلة الأمد لعب هذا الأكسجين أ الدور الرئيسي في قيادة تطور حقيقيات النوى المبكرة.

يعد حل دوافع وسياق القفزة التطورية الكبرى التي تمثلها حقيقيات النوى المبكرة أحد الأسئلة الرئيسية المعلقة في علوم الحياة. لا شك أن الدراسات الجارية لهذه الأحافير الدقيقة القديمة والغامضة ستخبرنا المزيد عن أصولنا ومكاننا في الكون.

المرجع: “كانت حقيقيات النوى الأحفورية المبكرة عبارة عن كائنات هوائية قاعية” بقلم ماكسويل أ. ليشت، ولي آن ريدمان، وسوزانا م. بورتر، وجالين ب. هالفرسون، ومارجريت ويلان، 20 مايو 2026، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-026-10533-4

تلقى ماكسويل ليخت تمويلًا من مشروع مور-سايمونز حول أصل الخلية حقيقية النواة.

تتلقى لي آن ريدمان تمويلًا من ناسا حصل برنامج علم الكائنات الحية الخارجية على تمويل من مشروع مور سيمونز حول أصل الخلية حقيقية النواة، وجمعية الحفريات، والجمعية الفلسفية الأمريكية.

مقتبس من مقالة نشرت أصلا في المحادثة.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.