کشف شواهد حیات میکروبی در سنگ‌های ۳.۵ میلیارد ساله

به گزارش پایگاه خبری تجهیزنیوز، گروهی از محققان به اولین شواهد دقیق از مواد شیمیایی نخستین دست یافتند که زمینه‌ساز شکل‌گیری حیات میکروبی در سیارۀ زمین شده است و قدمتی ۳.۵ میلیارد ساله دارد.

 گروهی از ژئوبیولوژیست‌ها از آلمان گازها و مولکول‌های آلی ابتدایی و بسیار کهن که از لحاظ بیولوژیکی به هم مرتبط هستند را در مایعاتِ به دام افتاده در باریت‌های (سولفات باریم طبیعی) ۳.۵ میلیارد ساله کشف کردند. دکتر “هلگه میباخ” از دانشگاه کلن و همکارانش گفتند: «این فرضیه بیان می‌کند که گونه‌های حیات ابتدایی از مولکول‌های آلی کوچک، به عنوان منابع “کربن” و “انرژی”، استفاده می‌کردند. یک منبع بالقوه‌ی این ترکیبات شامل مادۀ آلی بازیافت شده و مجدداً توزیع شده از “بیومس” است. هرچند، تاکنون چنین اجزایی در سنگ‌هایی که مستقیماً شاهد ظهور حیات بر روی سیارۀ ما هستند، کشف نشده بود.»

در یک تحقیق جدید، دکتر میباخ و نویسندگان دیگر مایعاتِ به دام افتادۀ بسیار کهن در باریت‌های ۳.۵ میلیارد ساله از رسوبات معدن دِرسر در غرب استرالیا را بررسی کردند. باریت‌ها در اینجا رابطه‌ی مستقیمی با بسترهای میکروبی فسیلی دارند و وقتی خراشیده شوند بوی تخم مرغ گندیده می‌دهند. کشف شواهدی از حیات اولیه در زمین بسیار دشوار است، زیرا میکروب‌ها بطور مستقیم از خود ردی باقی نمی‌گذارند و محققان باید به دنبال نشانه‌های دیگری برای حضور آن‌ها باشند. بنابراین این کشف جدید می‌تواند به درک منشاء حیات و نحوۀ شکل‌گیری حیات در زمین بسیار کمک کند.

محققان برای کشف نشانه‌های حیات اولیه در زمین، دامنه‌ی کامل مواد فرار در مایعاتِ به دام افتاده در باریت‌ها، از طیف‌سنجی جرم-رنگ‌نگاری گاز، میکروترمومتری، پتروگرافی مایعات و تحلیل ایزوتوپ پایدار، استفاده کردند. آنها ترکیبات مختلفی مثل هیدروژن سولفید (H_۲S)، کربنیل سولفید (COS)، کربن دی سولفید (CS_۲)، متان (CH_۴)، استیک اسید، (پلی)سولفان‌های آلی و تیول‌ها را تشخیص دادند.

آنها گفتند: «در حالی که ترکیباتِ مشاهده شده با منشأ آبیوتیک سازگاری دارند، “رسوبات دِرسر” شامل انواع مختلف شواهد برای حیات هستند. از این رو، بیولوژی یک منبع بالقوۀ دیگر برای ترکیباتِ مشاهده شده است. در حقیقت، ارگانیسم‌ها بیشتر لیپیدهای روی کره زمین مدرن را هم‌گذاری می‌کنند و اثرات کربن-۱۳ کروژن در باریت سیاه انطباق خوبی با تثبیت کربن بیولوژیکی دارند».

به گفته محققان: «علاوه بر آن، ترکیباتی مثل H_۲S، COS، CS_۲ (متیل سولفانیل)متان، (متیل دی سولفانیل)متان و تیول‌ها معمولاً در حین چرخه‌ی گوگرد میکروبی در محیط‌های مدرن تشکیل می‌شوند و شواهد ایزوتوپی برای حضور متابولیسم‌های پردازش گوگرد در دوران دِرسر وجود دارد. به طور کلی، این احتمال وجود دارد که مایعاتِ به دام افتاده در باریت حاوی مخلوط‌هایی از ترکیبات مختلف آبیوتیک و بیوتیک باشند».

دانشمندان همچنین عناصر سازندۀ پایدارِ متیل تیواستات (متان اتیول، استیک اسید)، یک عامل کلیدیِ فرضی برای متابولیسم انرژی بسیار کهن و در نتیجه ظهور حیات، را کشف کردند. آنها افزودند: «علاوه بر مواد مغذی بالقوه و یا سوبستراها، مایعات هیدروترمالِ به دام افتاده در مایعات دِرسر حاوی مولکول‌هایی هستند که رابطه‌ی نزدیکی با عوامل کلیدی فرضی در ظهور حیات دارند». در سال‌های اخیر، سنگ‌های هیدروترمالِ سازند دِرسر شواهد زیادی از حیات اولیه بر روی خشکی نشان دادند و دانشمندان “شواهد قطعی” در مورد اثرات زیستی میکروبی متعلق به ۳.۵ میلیارد سال پیش را کشف کردند.

«این فرضیه مطرح شده که مونوکسید کربن(CO) و متان اتیول می‌توانند در حضور سولفیدهای فلزی کاتالیزوری با متیل تیواستات واکنش کنند. این ترکیب که استیک اسید فعال نیز نامیده می‌شود، برای تشکیل لیپیدها تحت شرایط ابتدایی و به عنوان منبع انرژی برای متابولیسم‌های میکروبی نخستین، بسیار مهم است».

نتایج این مطالعه نشان دهندۀ تنوع جذاب مولکول‌های آلی با رابطه‌ی متابولیکی است، این امر نشان می‌دهد که مایعات هیدروترمال چگونه حیات میکروبی را ۳.۵ میلیارد سال پیش، حفظ کرده‌اند. دکتر میباخ گفت: «رابطه‌ی آنی بین مولکول‌های ابتداییِ ظاهر شده از زیرسطح و ارگانیسم‌های میکروبی – با قدمت ۳.۵ میلیارد ساله – ما را تا حدی متحیر کرد. این یافته درک ما را از تاریخچه‌ی تکامل حیات ابتدایی در زمین، بالا می‌برد». جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Communications منتشر شده است.

منبع: بیگ بنگ