أسرار الحياة القديمة على الأرض قد تعيش في الينابيع الساخنة اليابانية

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

منذ حوالي 2.3 مليار سنة ، أرض كان من غير المعروف لنا. في ذلك الوقت ، كانت الكائنات الحية الدقيقة القديمة هي شكل الحياة المهيمنة. لم تكن هناك حيوانات ، ولا حياة نباتية ، وبالتأكيد لا بشر.

ولكن بعد ذلك ، تغير شيء ما. أثارت البكتيريا الزرقاء المنتجة للأكسجين حدث الأكسدة العظيم (Goe) ، التي قدمت الأكسجين في الغلاف الجوي على كوكبنا وسمحت للحياة كما نعرفها بالازدهار. بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة القديمة ، كان ينبغي أن يكون الحدث بمثابة موت. كان الأكسجين سامًا لهم – ولكن بطريقة ما ، تكيفوا ونجوا.

يقترح الأبحاث الجديدة من معهد علوم الأرض في معهد العلوم أن النظم الإيكولوجية الغنية بالحديد لعبت دورًا في سد الفجوة بين هذا العالم الأجنبي وكوكبنا الحديث المليء بالأكسجين. الأدلة ، كما يبدو ، تكمن في الينابيع الساخنة في اليابان.

ركزت الدراسة ، بقيادة الباحثة الدراسية فاطمة لي هيو وأشرف عليها البروفيسور المساعد شون مكجلين ، على خمسة نوابض ساخنة عبر اليابان الغنية بالحديد الحديدي ، منخفضة في الأكسجين ، مع درجة الحموضة المحايدة تقريبًا. يعكس هذا التركيب الكيميائي تلك الموجودة في محيطات الأرض في وقت قريب من Goe

وقال ماكجلين في أ “هذه الينابيع الساخنة الغنية بالحديد توفر مختبرًا طبيعيًا فريدًا لدراسة التمثيل الغذائي للميكروبات في ظل ظروف شبيهة بالأرض المبكرة خلال أواخر الأركان إلى انتقال البروتيروزويك المبكر ، الذي يتميز بحدث الأكسدة العظيم”. إفادة. “إنها تساعدنا على فهم كيفية تنظيم النظم الإيكولوجية الميكروبية البدائية قبل ظهور النباتات أو الحيوانات أو الأكسجين الجوي الكبير.”

في هذه الينابيع الساخنة ، كشف الفريق عن مجتمعات ميكروبية مزدهرة تشبه تلك النظم الإيكولوجية الانتقالية القديمة. في أربعة من المواقع الخمسة ، تهيمن البكتيريا المؤكسدة على الحديد المصغرة ، في حين ظهرت البكتيريا الزرقاء بأعداد أصغر. كشف تحليل الميتاجينوم أن الميكروبات التي استقلبت الحديد كانت قادرة أيضًا على استقلاب الأكسجين الناتج عن النفايات بواسطة البكتيريا الزرقاء أثناء التمثيل الضوئي.

“على الرغم من الاختلافات في الكيمياء الجيولوجية والتكوين الميكروبي عبر المواقع ، تظهر نتائجنا أنه في ظل وجود الحديد الحديدي والأكسجين المحدود ، فإن مجتمعات أكسدة الحديد الميكروفيل ، والطوابع الضوئية الأكسجين ، واللاهوائية تعقد باستمرار ، وتهتم بالدوارات البيولوجية المتشابهة والكاملة بشكل ملحوظ.”

وكشف تحليل الميتاجينوم أيضًا أن هذه المجتمعات من الكائنات الحية الدقيقة تنفذ ركوب الكربون والنيتروجين كجزء من عملياتها البيولوجية. ومن المثير للاهتمام ، اكتشف الباحثون دورة كبريت جزئية أيضًا – لكن الينابيع الساخنة لديها عدد قليل جدًا من المركبات الكبريتية لدعم هذا النشاط. وبالتالي ، فمن المحتمل أن تقوم الميكروبات بتنفيذ دورة الكبريت “الخفية” التي لم نفهمها بعد.

توفر هذه النتائج نافذة جديدة حول كيفية تكييف الحياة خلال واحدة من أعظم تحولات الأرض – وتعزيز مزيد من الدراسة لمجتمعات الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في الينابيع الساخنة. يقول لي هاو: “من خلال فهم البيئات التناظرية الحديثة ، نقدم رؤية مفصلة للإمكانات الأيضية وتكوين المجتمع ذي الصلة بظروف الأرض المبكرة”.

تم نشر البحث في طبعة 2025 من المجلة الميكروبات والبيئة.