هوایی که تنفس می‌کنیم، از کجا آمده است؟
تا به حال به نفسی که می‌کشیم فکر کرده‌اید؟ به هوایی که دائما درون شش‌هایمان فرو می‌بریم و به قول سعدی: «ممد حیات است و مفرح جان!» تا به حال فکر کرده‌اید که این هوا چیست و از کجا آمده؟
وب سایت مجله دیجی کالا - فرحناز حیدری: تا به حال به نفسی که می‌کشیم فکر کرده‌اید؟ به هوایی که دائما درون شش‌هایمان فرو می‌بریم و به قول سعدی: «ممد حیات است و مفرح جان!» تا به حال فکر کرده‌اید که این هوا چیست و از کجا آمده؟
اگر در نظر داشته باشیم که هوای زمین، در میان اتمسفر دیگر سیاره‌ها خیلی خاص و یکتاست، کنجکاوی ما بیشتر می‌شود. هوایی که باعث شده درخت زندگی بتواند در زمین رشد کند و بزرگ شود. جالب این‌جاست که هوای زمین همیشه این‌طور نبوده است.
اگر می‌توانستیم یک ماشین زمان بسازیم و با آن به گذشته‌ی خیلی خیلی دور سفر کنیم، احتمالا در برهه‌ای از زمان با یک غافلگیری بزرگ مواجه می‌شدیم: عدم امکان تنفس! علیرغم اینکه ما مجهز به یکی از تکامل‌یافته‌ترین ابزارهای تنفسی، یعنی شش‌ها هستیم، اما نباید فراموش کنیم که سفر با ماشین زمان می‌تواند ما را درست در نقطه‌ای پیاده کند که زمین، جایی امن برای زندگی موجودات هوازی نبوده است.
اگر ماشین زمان، ما را درست در این ایستگاه پیاده کند، بدون‌تردید ظرف چند دقیقه احساس خفگی خواهیم کرد و با مرگی دردناک روبرو می‌شویم. اما این نقطه وهم‌آلود و ترسناک تاریخ زمین دقیقاً مصادف با چه زمانی است؟ اتمسفر کنونی زمین از کجا آمده است؟
جوی که اکسیژن ندارد
مطالعات علمی نشان می‌دهد که جو زمین در نیمه‌ی اول تاریخچه‌ی حیات خود، اکسیژن نداشته است. اکسیژن جو زمین، از حدود ۲/۴ میلیارد سال پیش بوجود آمد. از این دوران اغلب با عنوان «رویداد بزرگ اکسیداسیون» یاد می‌شود.
این اتفاق بدون‌تردید یکی از مهمترین رویدادهایی بوده که زمین تاکنون به خود دیده است. بدیهی است که اگر زمین شاهد این اتفاق بزرگ نبود، امروز هیچ جانوری نمی‌توانست تنفس هوا را تجربه کند و بنابراین حشره، ماهی یا هیچ انسانی بوجود نمی‌آمد.
دانشمندان دهه‌ها مطالعه و تحقیق کردند تا اینکه در نهایت متوجه شدند، اکسیژن ابتدایی چرا و چگونه وارد جو زمین شد. آن‌ها مدت زیادی به این مساله مشکوک بودند که شاید خود حیات هوایی که امروز تنفس می‌کنیم را بوجود آورده است.
اما این فرضیه صد در صد قابل‌اتکا نیست، چرا که تفاوت حیات در آنزمان با آنچه که ما امروز از حیات می‌شناسیم، از زمین تا آسمان است. آخرین یافته‌ها حاکی از آن است که حیات پیش از این رویداد بزرگ، به نوعی دستخوش یک تغییر شگرف شده و این جهش تکاملی شاید در اصل همان شاه‌کلید درک واقعیت باشد.
سیانوباکترها تاریخ زمین را دگرگون کردند
مطالعات نشان می‌دهد که زمین چیزی در حدود ۴/۵ میلیارد سال پیش شکل گرفته است. در زمان وقوع رویداد موسوم به اکسیداسیون بزرگ، زمین تقریباً ۲ میلیارد سال عمر داشته است. آن زمان، تنها ساکنان زمین موجودات تک‌سلولی بودند.
این موجودات تک‌سلولی به روشی تکامل پیدا کردند که بتوانند انرژی را از نور خورشید دریافت کرده و با آن، انرژی لازم برای بقای خود را تامین کنند. درست در همین جا بود که ورق برگشت. دانشمندان می‌گویند که این اشکال ابتدایی و ساده‌ی زندگی، نخستین مظنونان پرونده‌ی اکسیداسیون بزرگ هستند.
اما از میان آن‌ها یک گروه بیشتر در معرض توجه قرار گرفته است: سیانوباکترها. امروزه هم می‌توان این ارگانیسم‌های میکروسکوپی را گاهی در اقیانوس‌ها و حتی برکه‌ها، در حالی‌که همچون لایه‌ای شفاف به رنگ سبز آبی روی آب را پوشانده‌اند، مشاهده کرد.
جالب این‌جاست که اجداد همین سیانوباکترها در گذشته نیرنگی بزرگ اما جالب را برای بقا به طبیعت زدند: استحصال انرژی از نور خورشید برای ادامه‌ی حیات.
این روش منحصربفرد که امروز چندان عجیب جلوه نمی‌کند، در زمان خود خدعه‌ای بی‌نظیر به‌حساب می‌آمد چرا که سیانوباکترها از این روش توانستند از آب ساده قند بسازند و اکسیژن تولید کنند.
فتوسنتز مهمترین خدعه یا نیرنگی است که اجداد سیانوباکترهای امروزی بکار بستند تا بتوانند از انرژی نور خورشید برای بقای خودشان به بهترین نحو ممکن استفاده کنند. این تکنیک ایده‌آل همان روشی است که کلیه‌ی گیاهان سبز امروزی برای بقا بدان وابسته هستند.
اما نباید فراموش کرد که این فرآیند شیمیایی امروزه کاربردی بسیار موثرتر از آن‌چیزی دارد که سیانوباکترهای اولیه میلیاردها سال پیش از آن استفاده می‌کردند.
اولین بار سیانوباکترها توانستند برای ساختن غذا، نور خورشید را استحصال کنند و اکسیژن را به عنوان پسماند، دفع و وارد جو زمین کنند
باکتری‌های خودکفا
سیانوباکترها یا سیانوفیت‌ها که از آن‌ها با عنوان‌هایی چون جلبک‌های سبزآبی و باکتری‌های سبزآبی نیز یاد می‌شود، در گذشته یک گروه از باکتری‌های خودکفا قلمداد می‌شدند چرا که همان‌طور که پیش‌تر هم گفته شد، می‌توانند انرژی خود را از طریق فتوسنتز تامین کنند.
نام‌گذاری آن‌ها بارها و بارها در تاریخ زیست‌شناسی تغییر کرد، چنانکه امروز عده‌ای از زیست‌شناسان باور دارند، بکارگیری نام جلبک برای آن‌ها یکی از اشتباهات تاریخ علم زیست‌شناسی بوده است.
این محققان به پروکاریوتی بودن، سیانوباکترها استناد کرده و می‌گویند: «موجودات پروکاریوت هسته‌ی واقعی و غشای هسته ندارند.
در حالی‌که جلبک‌ها در اصل یوکاریوت هستند، یعنی هم هسته‌ی سلولی حقیقی و هم غشاء سلولی دارند.» در هر صورت موضوع جای‌گیری سیانوباکترها در درخت حیات (Tree of Life) هنوز یک چالش در ظاهر حل‌نشدنی است.
اما در یک نکته جای شک نیست، آن‌هم اینکه سیانوباکترها فتوسنتز میکنند و اکسیژن تولیدی آن‌ها یکی از محصولات ثانویه حاصل از این فرآیند شیمیایی است. اما سوال این‌جاست که آیا این محصول ثانویه به راستی تاریخ کره‌ی زمین را تغییر داده است؟ پاسخ این پرسش مثبت است.
چالش‌های اثبات یک فرضیه
اگر از منظر باکتریایی به قضیه نگاه شود، فتوسنتز یک جنبه‌ی منفی دارد و این جنبه‌ی منفی چیزی نیست جز تولید اکسیژن به عنوان پسماند! شرایط گیاهان در این‌مورد کمی با سیانوباکترها فرق دارد. یک سیانوباکتر اکسیژن را بعنوان پسماند تولید می‌کند، یعنی اکسیژن، کاربردی برای خود سیانوباکترها ندارد در نتیجه آن‌ها مجبور می‌شوند که آن را در هوا آزاد کنند.
در حال حاضر یک تعریف ساده برای اکسیداسیون بزرگ وجود دارد، این تعریف می‌گوید: «اجداد سیانوباکترهای امروزی با دفع اکسیژن غیرضروری باعث شده‌اند که جو زمین به طور کلی دستخوش تغییری اساسی شود.» این تعریف علیرغم اینکه چگونگی مساله را بیان می‌کند اما از چرایی آن حرفی به میان نمی‌آورد، یعنی نمی‌تواند به طور دقیق تشریح کند که اصلاً چرا چنین تغییری زمینه‌سازی شده است.
یکی دیگر از چالش‌ها در خلال بررسی تاریخچه‌ی حیات سیانوباکترها در روی زمین رخ می‌نماید. سیانوباکترها ظاهراً قبل از اکسیداسیون بزرگ در روی زمین زیست می‌کرده‌اند. دکتر «بتینا اسکیرمیستر» (Bettina Schirrmeister) از دانشگاه بریستول انگلستان (University of Bristol) می‌گوید: «سیانوباکترها احتمالاً جزو نخستین ارگانیسم‌هایی هستند که در زمین سکنی گزیده‌اند.
این تاریخچه‌ی حیات طولانی سیانوباکترها در روی زمین، چرایی مساله را بغرنج‌تر می‌کند و این سوالات را پیش می‌آورد که اصلا چرا چنین تغییراتی رخ داده است؟»
عمر ۳/۵ میلیارد ساله
جای تردید نیست که سیانوباکترها تقریباً ۲/۹ میلیارد سال پیش بوجد آمدند. شواهدی در دست است که نشان می‌دهد، در آنزمان ترکیبی ایزوله به نام اکسیژن اوآسس (Oxygen oases) وجود داشته است.
آن‌طور که دانشمندان دانشگاه ایالتی آریزونا (Arizona State University) می‌گویند، ۲/۵ میلیارد سال پیش در جو زمین تقریباً هیچ اکسیژنی وجود نداشت و لذا بدیهی است که حیات در محیط فاقد اکسیژن، خیلی با حیاتی که امروزه می‌شناسیم متفاوت بوده است.
حضور اکسیژن در جو زمین در اصل حاصل فعالیت میکروب‌هایی باستانی موسوم به اکسیژن اوآسیس بوده که از میلیاردها سال پیش در اقیانوس‌ها زیست می‌کردند.
این میکروب‌های باستانی همان اجداد سیانوباکترهای امروزی هستند. دکتر «برایان کندال» (Brian Kendall) یکی از پژوهشگران «مدرسه‌ی تحقیقاتی اکتشافی زمین و فضای ایالت آریزونا» (ASU's School of Earth and Space Exploration) در این‌باره به بخش خبری (Daily Galaxy) گفت: «تحقیقات ما نشان می‌دهد که اکسیژن متراکم، ابتدا در سطح اقیانوس‌ها و نزدیکی قاره‌ها شکل گرفته چرا که این نواحی در اصل جایی هستند که منابع عمده‌ی غذایی را می‌توان در آن‌ها سراغ گرفت.
ضمناً شواهدی در دست است که ثابت می‌کند، تولید اکسیژن در برخی نواحی اقیانوسی عملاً با شدت و حدت فوق‌العاده‌ای در جریان بوده است و این زمان حداقل ۱۰۰ میلیون سال قبل‌تر از زمانی است که اکسیژن در جو زمین دیده شود.» برخی از محققان می‌گویند که تاریخچه‌ی حضور سیانوباکترها در زمین را می‌توان تا ۳/۵ سال قبل هم عقب برد، اما سخت است که بتوان این نظریه را ثابت کرد چرا که شواهد و مستندات مربوط به فسیل‌ها در این مورد کمی درهم و برهم است.
یکی از بهترین شواهد برای اثبات زمان شکل‌گیری کارخانه‌های مولد اکسیژن جو زمین، استفاده از اطلاعات درج شده در فسیل‌هاست.
فسیل‌ها به‌خوبی نشان می‌دهند که قدمت کارخانه‌های مولد اکسیژن به حدود ۲/۹ میلیارد سال قبل بازمی‌گردد، اما در مقابل عده‌ای هم هستند که این تاریخ را تا ۳/۵ میلیارد سال قبل عقب برده‌اند.
هنوز شواهد کافی برای اثبات مورد اخیر در دست نیست چرا که فسیلهای آن دوران بیشتر بیانگر اطلاعاتی درهم و برهم هستند تا یک سلسله رویدادهای تاریخی منسجم.
تکامل، چاره‌ی مقابله با گازهای آتشفشانی
شواهد و قراین نشان می‌دهد که سیانوباکترها حداقل ۰/۵ میلیارد سال با شدت و حدت هرچه تمام‌تر اکسیژن به محیط دفع کرده‌اند. البته باز هم پیش‌تر از زمانی است که اکسیژن در جو زمین حضور قاطع خود را نشان دهد.
یک توضیح برای این مساله این است که ترکیبات شیمیایی زیادی در آنزمان در محیط اطراف وجود داشته که از آن جمله می‌توان به گازهای آتشفشانی اشاره کرد. فرضیات مبتنی بر این است که این ترکیبات با اکسیژن واکنش می‌داده و اکسیژن را از صفحه‌ی گیتی محو می‌کرده‌اند.
اما به گفته‌ی اسکیرمیستر یک احتمال دیگر هم وجود دارد: «شاید بتوان این فرضیه را محتمل‌تر دانست که سیانوباکترها عوض شده‌اند. احتمالاً برخی از نوآوری‌های تکاملی به سیانوباکترها کمک کرده تا در ایفای نقش مهم‌شان جدی‌تر عمل کرده و به موفقیت برسند.»
مطالعات بیشتر موید این واقعیت است که چندسلولی شدن، احتمالاً ابتکاری بوده که اهرم این رقابت را به نفع سیانوباکترها چرخانده است. سلول‌های انفرادی سیانوباکتریایی احتمالاً به مرور زمان همچون رشته‌ای به یکدیگر متصل شده‌اند.
درست است که این‌کار در دنیای باکتری‌ها امری غیرعادی تلقی می‌شود، اما جالب این‌جاست که سیانوباکترها حتی از این مرز هم فراتر رفته‌اند.
واگن‌ها قطاری چند سلولی می‌سازند
دکتر اسکیرمیستر و همکارانش معتقدند که چند نوع سیانوباکتر می‌توانند سلول‌های اختصاصی تولید کنند، اما در مقابل اغلب توانایی تقسیم سلولی را از دست می‌دهند. به گفته اسکیرمیستر این نخستین شکل از ساخت سلول‌های تخصصی است که جهان شاهد آن بوده است.
در حقیقت این نسخه‌ی ساده، نحوه‌ی تشکیل سلول‌های تخصصی را نشان می‌دهد که بعدها در حیوانات بسیار تکامل‌یافته‌تر گردید و نمونه آن را می‌توان در سلول‌های خونی یا عصبی و یا ماهیچه‌ای سراغ گرفت. اسکیرمیستر فکر می‌کند که چند سلولی شدن می‌تواند وزنه‌ی موفقیت را به نفع سیانوباکترها پایین آورده باشد چرا که چند سلولی بودن قطعاً مزایای زیادی نسبت به تک سلولی بودن دارد.
در زمان آغاز پیدایش زمین، موجودات تک سلولی اغلب با یکدیگر آن‌هم در لایه‌های چسبناک سطحی موسوم به متز (Mats) زیست می‌کردند. متز همان توده‌ی انباشته‌ای است که تک سلولی‌ها را در کنار یکدیگر گردهم می‌آورد و امروزه از آن با نام توده‌ی میکروبی یاد می‌شود.
البته در هر کدام از این توده‌ها تعداد زیادی از گونه‌های مختلف سیانوباکترها هم وجود داشته، یعنی توده‌ها صرفاً شامل یک گونه از سیانوباکترها نبوده‌اند بلکه هر توده، همزیستی از گونه‌های متعدد را شاهد بوده است.
جابجایی، رمز موفقیت سیانوباکترها در برابر تشعشعات خورشیدی
این سوال مطرح می‌شود که یک سیانوباکتر چند سلولی چه مزیتی دارد که سیانوباکترهای تک سلولی ندارند؟
یکی از بارزترین این فواید این است که پراکنش آن راحت‌تر است، یعنی یک سیانوباکتر چندسلولی از نظر ابعاد سطح بیشتری را دربرمی‌گیرد و این مساله باعث می‌شود که خیلی راحت بتواند خود را به صخره‌های سنگی لغزنده سواحل بچسباند.
اسکیرمیستر می‌گوید: «یک سیانوباکتر چندسلولی طبیعتاً به‌راحتی یک سیانوباکتر تک سلولی با امواج آب نمی‌لغزد و جریان آب آن را بسادگی با خود نمی‌برد.
چندین سیانوباکتر چندسلولی مدرن شناخته شده‌اند که می‌توانند با توده یا کلونی خود در محیط جابجا شده و حرکت کنند. درست است که حرکت و جابجایی آن‌ها خیلی سریع نیست اما مهم این است که حرکت میکنند.
نمونه‌های اولیه‌ی سیانوباکترهای چند سلولی هم جابجا می‌شده‌اند. این حرکت متضمن بقای آن‌ها شده چرا که آن‌ها از این طریق توانسته‌اند در برابر پرتوهای مضر فرابنفش از خود حفاظت کنند.»
سیانوباکترها در طی تکامل خود، چند سلولی شدند. بدین ترتیب امکان حرکت برای آن‌ها مهیا شد و در نتیجه توانستند از پرتوهای مضر فرابنفش خورشید فرار کنند
درخت حیات، پرده از رازها برمی‌دارد
اسکیرمیستر می‌گوید: «کلونی‌های سیانوباکتر چند سلولی مدرن می‌توانند با یک تغییر ناگهانی موضع و قرارگیری به شکل عمودی از خود دربرابر نورهای مضر خورشید محافظت کنند. این در حالی است که سیانوباکترها در شرایط معمول اغلب به شکل افقی می‌ایستند.
مشاهده‌ی دقیق‌تر کلونی‌ها حرکت بین لایه‌ها را نیز تایید می‌کند. احتمالاً این تنها سیانوباکترهای چند سلولی هستند که می‌توانند موقعیت خودشان را به شکل بهینه تغییر دهند.» درست است که این نظریه در نوع خود جدید و منحصربفرد است اما درستی آن مستلزم این است که سیانوباکترها پیش از دوره‌ی معروف به اکسیداسیون بزرگ تکامل یافته و به چند سلولی بدل شده باشند. اسکیرمیستر چند سال اخیر را صرف این کرده که بتواند زمان دقیق تکامل سیانوباکترها را از تک سلولی به چند سلولی مشخص نماید. کلید حل این معما در ژن‌ها نهفته است.
اسکیرمیستر می‌گوید: «با آزمایش ژن‌ها که نه‌تنها نقطه‌ی اشتراک همه‌ی سیانوباکترها بلکه، وجه تمایز آن‌ها از یکدیگر هستند، می‌توان شجره‌ی حیاتی این خانواده و چگونگی ارتباط میان آن‌ها را مشخص کرد.
شجره‌ی حیات سیانوباکترها جایگاه تکاملی آن‌ها را نشان می‌دهد، یعنی از این طریق می‌توان فهمید که نخستین سیانوباکترهای چند سلولی دقیقاً چه زمانی روی کره زمین پدیدار شده‌اند.»
تحقیقات طولانی، فرضیات متعدد
تلاش‌های اسکیرمیستر برای حل این معما نخستین بار حدود ۴ سال پیش در مقاله‌ای با عنوان «منشاء سیانوباکترهای چندسلولی» و در مجله‌ی معتبر بیولوژی تکاملی، به نتیجه رسید.
وی در این مقاله مدعی شد که اغلب سیانوباکترهای مدرن امروزی از فرزندان همان اجداد چند سلولی هستند. به گفته‌ی این محقق با وجود اینکه چندسلولی‌های مذکور بسیار قدیمی هستند، اما تعیین یک زمان مشخص برای پیدایش آن‌ها کار بسیار دشواری است.
اسکیرمیستر درخت‌واره‌ی حیات سیانوباکترها را صرفاً بر اساس مطالعات ژنتیکی تنظیم کرد. دو سال بعد یعنی در سال ۲۰۱۳ وی روش خود را در تحقیق تغییر داد.
اسکیرمیستر در آن سال این ادعا را مطرح ساخت که تکامل چند سلولی‌های مذکور نباید خیلی قبل‌تر از رویداد مشهور موسوم به اکسیداسیون بزرگ اتفاق افتاده باشد. این اتفاق احتمالاً در زمانی رخ داده که سیانوباکترها به سرعت شروع به تغییر کرده‌اند و اشکال متنوعی از آن‌ها پدیدار شده است.
اما این فرضیات و احتمالات باز هم نتوانست میخ محکمی بر شک‌های موجود بکوبد. درخت‌واره‌ی حیاتی که اسکیرمیستر برای سیانوباکترها طراحی کرده بود، تنها بر مبنای یک ژن بود. علیرغم اینکه این ژن در تمامی سیانوباکترهای مدنظر وی وجود داشت، اما باز هم استناد به یک ژن منطقی نبود.
همین مساله باعث شد که درخت مذکور کماکان در هاله‌ای از تردید قرار بگیرد. به همین دلیل اسکیرمیستر بار دیگر یک قدم به پیش گذاشت.
راز و رمزها بزرگ و بزرگتر می‌شود
این مساله احتمالاً ختم ماجرا نبوده و نیست چرا که حتی اگر یافته‌های اسکیرمیستر امروز هم مورد تایید قرار گیرد و ثابت شود که سیانوباکترها تنها اندکی قبل از اکسیداسیون بزرگ چند سلولی شده‌اند، باز هم دو سوال مهم همچنان به قوت خود باقی خواهد ماند.
پرسش اول این است که آیا چند سلولی‌ها واقعاً مزایایی را که اسکیرمیستر می‌گوید، دارند؟ هنوز پاسخ این سوال به درستی مشخص نیست، اما دانشمندان می‌گویند که می‌توان از طریق چگونگی مقابله با شرایط مختلف در سیانوباکترهای چندسلولی و تک سلولی بدان پاسخ داد.
سوال دوم که البته سخت‌تر است، این است: «چرا اینقدر طول کشیده تا سیانوباکترها از تک سلولی به پرسلولی تبدیل شوند؟
اگر این تغییر تا بدین درجه پرمنفعت بوده، چرا آن‌ها زودتر بدین تکامل نرسیده‌اند و چرا زودتر ماشه‌ی این تغییر کشیده نشده تا اکسیداسیون بزرگ هم زودتر اتفاق بیفتد؟» اسکیرمیستر می‌گوید: «مهم این است که مشخص شود کدام ژن‌ها مسئولیت تبدیل شدن سیانوباکترهای تک سلولی به پرسلولی را برعهده دارند.
بعد از پاسخ به این پرسش است که می‌توان به این سوال هم پاسخ داد که چرا این اتفاق اینقدر دیر رخ داده و چرا ورقه‌ی تکامل سیانوباکترها سریع‌تر رقم نخورده است. مجموع این موارد سبب گردید تا بحث بررسی ژن‌های بیشتر جدی‌تر گرفته شود.
مشخص است هر آن چیزی که اکسیداسیون بزرگ را رقم زده، نمی‌تواند ناچیز و کوچک باشد چرا که این اتفاق یکی از مهمترین رویدادهایی است که زمین تاکنون به خود دیده است.»
اسکیرمیستر در ادامه می‌گوید: «نباید فراموش کرد که اکسیژن می‌تواند برای اغلب باکتری‌ها کشنده و مهلک باشد و این می‌تواند خبر بدی برای محققان باشد. اما این خیلی سخت است که بتوان چنین مساله‌ای را ثابت کرد چرا که هنوز داده‌های (فسیلهای) مربوط به آنزمان آن‌طور که باید و شاید کامل نیست.
هنوز رسوبات مربوط به آن دوران در حدی نیست که بتوان نظر قطعی داد. اما حداقل می‌توان این فرضیه را مطرح کرد که احتمالاً در آنزمان تعداد زیادی از باکتری‌ها مرده‌اند. اما جالب این‌جاست که در بلندمدت روند اتفاقات به سمتی رفته که سبب شده اشکال جدیدی از حیات موسوم به اکسیژن اوآسیس‌ها بوجود بیایند.
اکسیژن گازی است که به واکنش دادن تمایل دارد و به همین دلیل است که شروع به سوختن می‌کند. در نتیجه سیر همه‌ی اتفاقات در نهایت به سمتی رفته که ناگهان برخی از ارگانیسم‌ها با یک منبع عمده‌ی انرژی مواجه شده‌اند.
ارگانیسم‌ها با تنفس اکسیژن می‌توانند فعال‌تر و حتی بزرگتر شوند. در نتیجه به مرور زمان ارگانیسم‌های پیچیده‌تری ظاهر شدند و این ارگانیسم‌ها همان گیاهان و حیوانات بودند از اسفنج‌ها گرفته تا کرم‌ها، ماهی‌ها.»
اگر فرضیه اسکیرمیستر درست باشد، آن‌گاه می‌توان گفت که سیانوباکترهای چند سلولی اولیه ماشه‌ی دگرگونی بزرگی را کشیده‌اند. اکسیژن یکی از همان نعمت‌های خدادادی بزرگ است که حیات را بر روی کره زمین میسر ساخته و رمزگشایی از پیدایش اکسیژن بدون‌تردید کار چندان ساده‌ای نیست.
اگر در نظر داشته باشیم که هوای زمین، در میان اتمسفر دیگر سیاره‌ها خیلی خاص و یکتاست، کنجکاوی ما بیشتر می‌شود. هوایی که باعث شده درخت زندگی بتواند در زمین رشد کند و بزرگ شود. جالب این‌جاست که هوای زمین همیشه این‌طور نبوده است.
اگر می‌توانستیم یک ماشین زمان بسازیم و با آن به گذشته‌ی خیلی خیلی دور سفر کنیم، احتمالا در برهه‌ای از زمان با یک غافلگیری بزرگ مواجه می‌شدیم: عدم امکان تنفس! علیرغم اینکه ما مجهز به یکی از تکامل‌یافته‌ترین ابزارهای تنفسی، یعنی شش‌ها هستیم، اما نباید فراموش کنیم که سفر با ماشین زمان می‌تواند ما را درست در نقطه‌ای پیاده کند که زمین، جایی امن برای زندگی موجودات هوازی نبوده است.
اگر ماشین زمان، ما را درست در این ایستگاه پیاده کند، بدون‌تردید ظرف چند دقیقه احساس خفگی خواهیم کرد و با مرگی دردناک روبرو می‌شویم. اما این نقطه وهم‌آلود و ترسناک تاریخ زمین دقیقاً مصادف با چه زمانی است؟ اتمسفر کنونی زمین از کجا آمده است؟
مطالعات علمی نشان می‌دهد که جو زمین در نیمه‌ی اول تاریخچه‌ی حیات خود، اکسیژن نداشته است. اکسیژن جو زمین، از حدود ۲/۴ میلیارد سال پیش بوجود آمد. از این دوران اغلب با عنوان «رویداد بزرگ اکسیداسیون» یاد می‌شود.
این اتفاق بدون‌تردید یکی از مهمترین رویدادهایی بوده که زمین تاکنون به خود دیده است. بدیهی است که اگر زمین شاهد این اتفاق بزرگ نبود، امروز هیچ جانوری نمی‌توانست تنفس هوا را تجربه کند و بنابراین حشره، ماهی یا هیچ انسانی بوجود نمی‌آمد.
دانشمندان دهه‌ها مطالعه و تحقیق کردند تا اینکه در نهایت متوجه شدند، اکسیژن ابتدایی چرا و چگونه وارد جو زمین شد. آن‌ها مدت زیادی به این مساله مشکوک بودند که شاید خود حیات هوایی که امروز تنفس می‌کنیم را بوجود آورده است.
اما این فرضیه صد در صد قابل‌اتکا نیست، چرا که تفاوت حیات در آنزمان با آنچه که ما امروز از حیات می‌شناسیم، از زمین تا آسمان است. آخرین یافته‌ها حاکی از آن است که حیات پیش از این رویداد بزرگ، به نوعی دستخوش یک تغییر شگرف شده و این جهش تکاملی شاید در اصل همان شاه‌کلید درک واقعیت باشد.
واقعه‌ی بزرگ اکسیداسیون، برای همیشه زمین را تغییر داد
سیانوباکترها تاریخ زمین را دگرگون کردند
مطالعات نشان می‌دهد که زمین چیزی در حدود ۴/۵ میلیارد سال پیش شکل گرفته است. در زمان وقوع رویداد موسوم به اکسیداسیون بزرگ، زمین تقریباً ۲ میلیارد سال عمر داشته است. آن زمان، تنها ساکنان زمین موجودات تک‌سلولی بودند.
این موجودات تک‌سلولی به روشی تکامل پیدا کردند که بتوانند انرژی را از نور خورشید دریافت کرده و با آن، انرژی لازم برای بقای خود را تامین کنند. درست در همین جا بود که ورق برگشت. دانشمندان می‌گویند که این اشکال ابتدایی و ساده‌ی زندگی، نخستین مظنونان پرونده‌ی اکسیداسیون بزرگ هستند.
اما از میان آن‌ها یک گروه بیشتر در معرض توجه قرار گرفته است: سیانوباکترها. امروزه هم می‌توان این ارگانیسم‌های میکروسکوپی را گاهی در اقیانوس‌ها و حتی برکه‌ها، در حالی‌که همچون لایه‌ای شفاف به رنگ سبز آبی روی آب را پوشانده‌اند، مشاهده کرد.
جالب این‌جاست که اجداد همین سیانوباکترها در گذشته نیرنگی بزرگ اما جالب را برای بقا به طبیعت زدند: استحصال انرژی از نور خورشید برای ادامه‌ی حیات.
این روش منحصربفرد که امروز چندان عجیب جلوه نمی‌کند، در زمان خود خدعه‌ای بی‌نظیر به‌حساب می‌آمد چرا که سیانوباکترها از این روش توانستند از آب ساده قند بسازند و اکسیژن تولید کنند.
چهره‌ی زمین پیش از ظهور اکسیژن
فتوسنتز مهمترین خدعه یا نیرنگی است که اجداد سیانوباکترهای امروزی بکار بستند تا بتوانند از انرژی نور خورشید برای بقای خودشان به بهترین نحو ممکن استفاده کنند. این تکنیک ایده‌آل همان روشی است که کلیه‌ی گیاهان سبز امروزی برای بقا بدان وابسته هستند.
اما نباید فراموش کرد که این فرآیند شیمیایی امروزه کاربردی بسیار موثرتر از آن‌چیزی دارد که سیانوباکترهای اولیه میلیاردها سال پیش از آن استفاده می‌کردند.
اولین بار سیانوباکترها توانستند برای ساختن غذا، نور خورشید را استحصال کنند و اکسیژن را به عنوان پسماند، دفع و وارد جو زمین کنند
باکتری‌های خودکفا
سیانوباکترها یا سیانوفیت‌ها که از آن‌ها با عنوان‌هایی چون جلبک‌های سبزآبی و باکتری‌های سبزآبی نیز یاد می‌شود، در گذشته یک گروه از باکتری‌های خودکفا قلمداد می‌شدند چرا که همان‌طور که پیش‌تر هم گفته شد، می‌توانند انرژی خود را از طریق فتوسنتز تامین کنند.
نام‌گذاری آن‌ها بارها و بارها در تاریخ زیست‌شناسی تغییر کرد، چنانکه امروز عده‌ای از زیست‌شناسان باور دارند، بکارگیری نام جلبک برای آن‌ها یکی از اشتباهات تاریخ علم زیست‌شناسی بوده است.
این محققان به پروکاریوتی بودن، سیانوباکترها استناد کرده و می‌گویند: «موجودات پروکاریوت هسته‌ی واقعی و غشای هسته ندارند.
در حالی‌که جلبک‌ها در اصل یوکاریوت هستند، یعنی هم هسته‌ی سلولی حقیقی و هم غشاء سلولی دارند.» در هر صورت موضوع جای‌گیری سیانوباکترها در درخت حیات (Tree of Life) هنوز یک چالش در ظاهر حل‌نشدنی است.
اما در یک نکته جای شک نیست، آن‌هم اینکه سیانوباکترها فتوسنتز میکنند و اکسیژن تولیدی آن‌ها یکی از محصولات ثانویه حاصل از این فرآیند شیمیایی است. اما سوال این‌جاست که آیا این محصول ثانویه به راستی تاریخ کره‌ی زمین را تغییر داده است؟ پاسخ این پرسش مثبت است.
انواع زیادی از سیانوباکترها وجود دارد
چالش‌های اثبات یک فرضیه
اگر از منظر باکتریایی به قضیه نگاه شود، فتوسنتز یک جنبه‌ی منفی دارد و این جنبه‌ی منفی چیزی نیست جز تولید اکسیژن به عنوان پسماند! شرایط گیاهان در این‌مورد کمی با سیانوباکترها فرق دارد. یک سیانوباکتر اکسیژن را بعنوان پسماند تولید می‌کند، یعنی اکسیژن، کاربردی برای خود سیانوباکترها ندارد در نتیجه آن‌ها مجبور می‌شوند که آن را در هوا آزاد کنند.
در حال حاضر یک تعریف ساده برای اکسیداسیون بزرگ وجود دارد، این تعریف می‌گوید: «اجداد سیانوباکترهای امروزی با دفع اکسیژن غیرضروری باعث شده‌اند که جو زمین به طور کلی دستخوش تغییری اساسی شود.» این تعریف علیرغم اینکه چگونگی مساله را بیان می‌کند اما از چرایی آن حرفی به میان نمی‌آورد، یعنی نمی‌تواند به طور دقیق تشریح کند که اصلاً چرا چنین تغییری زمینه‌سازی شده است.
یکی دیگر از چالش‌ها در خلال بررسی تاریخچه‌ی حیات سیانوباکترها در روی زمین رخ می‌نماید. سیانوباکترها ظاهراً قبل از اکسیداسیون بزرگ در روی زمین زیست می‌کرده‌اند. دکتر «بتینا اسکیرمیستر» (Bettina Schirrmeister) از دانشگاه بریستول انگلستان (University of Bristol) می‌گوید: «سیانوباکترها احتمالاً جزو نخستین ارگانیسم‌هایی هستند که در زمین سکنی گزیده‌اند.
این تاریخچه‌ی حیات طولانی سیانوباکترها در روی زمین، چرایی مساله را بغرنج‌تر می‌کند و این سوالات را پیش می‌آورد که اصلا چرا چنین تغییراتی رخ داده است؟»
گیاهان سبز با استفاده از نور خورشید، قند تولید میکنند. به این عمل، فوتوسنتز می‌گویند
عمر ۳/۵ میلیارد ساله
جای تردید نیست که سیانوباکترها تقریباً ۲/۹ میلیارد سال پیش بوجد آمدند. شواهدی در دست است که نشان می‌دهد، در آنزمان ترکیبی ایزوله به نام اکسیژن اوآسس (Oxygen oases) وجود داشته است.
آن‌طور که دانشمندان دانشگاه ایالتی آریزونا (Arizona State University) می‌گویند، ۲/۵ میلیارد سال پیش در جو زمین تقریباً هیچ اکسیژنی وجود نداشت و لذا بدیهی است که حیات در محیط فاقد اکسیژن، خیلی با حیاتی که امروزه می‌شناسیم متفاوت بوده است.
حضور اکسیژن در جو زمین در اصل حاصل فعالیت میکروب‌هایی باستانی موسوم به اکسیژن اوآسیس بوده که از میلیاردها سال پیش در اقیانوس‌ها زیست می‌کردند.
این میکروب‌های باستانی همان اجداد سیانوباکترهای امروزی هستند. دکتر «برایان کندال» (Brian Kendall) یکی از پژوهشگران «مدرسه‌ی تحقیقاتی اکتشافی زمین و فضای ایالت آریزونا» (ASU's School of Earth and Space Exploration) در این‌باره به بخش خبری (Daily Galaxy) گفت: «تحقیقات ما نشان می‌دهد که اکسیژن متراکم، ابتدا در سطح اقیانوس‌ها و نزدیکی قاره‌ها شکل گرفته چرا که این نواحی در اصل جایی هستند که منابع عمده‌ی غذایی را می‌توان در آن‌ها سراغ گرفت.
ضمناً شواهدی در دست است که ثابت می‌کند، تولید اکسیژن در برخی نواحی اقیانوسی عملاً با شدت و حدت فوق‌العاده‌ای در جریان بوده است و این زمان حداقل ۱۰۰ میلیون سال قبل‌تر از زمانی است که اکسیژن در جو زمین دیده شود.» برخی از محققان می‌گویند که تاریخچه‌ی حضور سیانوباکترها در زمین را می‌توان تا ۳/۵ سال قبل هم عقب برد، اما سخت است که بتوان این نظریه را ثابت کرد چرا که شواهد و مستندات مربوط به فسیل‌ها در این مورد کمی درهم و برهم است.
بعضی سیانوباکترها به شکل طناب‌های بلند در می‌آیند
یکی از بهترین شواهد برای اثبات زمان شکل‌گیری کارخانه‌های مولد اکسیژن جو زمین، استفاده از اطلاعات درج شده در فسیل‌هاست.
فسیل‌ها به‌خوبی نشان می‌دهند که قدمت کارخانه‌های مولد اکسیژن به حدود ۲/۹ میلیارد سال قبل بازمی‌گردد، اما در مقابل عده‌ای هم هستند که این تاریخ را تا ۳/۵ میلیارد سال قبل عقب برده‌اند.
هنوز شواهد کافی برای اثبات مورد اخیر در دست نیست چرا که فسیلهای آن دوران بیشتر بیانگر اطلاعاتی درهم و برهم هستند تا یک سلسله رویدادهای تاریخی منسجم.
تکامل، چاره‌ی مقابله با گازهای آتشفشانی
شواهد و قراین نشان می‌دهد که سیانوباکترها حداقل ۰/۵ میلیارد سال با شدت و حدت هرچه تمام‌تر اکسیژن به محیط دفع کرده‌اند. البته باز هم پیش‌تر از زمانی است که اکسیژن در جو زمین حضور قاطع خود را نشان دهد.
یک توضیح برای این مساله این است که ترکیبات شیمیایی زیادی در آنزمان در محیط اطراف وجود داشته که از آن جمله می‌توان به گازهای آتشفشانی اشاره کرد. فرضیات مبتنی بر این است که این ترکیبات با اکسیژن واکنش می‌داده و اکسیژن را از صفحه‌ی گیتی محو می‌کرده‌اند.
اما به گفته‌ی اسکیرمیستر یک احتمال دیگر هم وجود دارد: «شاید بتوان این فرضیه را محتمل‌تر دانست که سیانوباکترها عوض شده‌اند. احتمالاً برخی از نوآوری‌های تکاملی به سیانوباکترها کمک کرده تا در ایفای نقش مهم‌شان جدی‌تر عمل کرده و به موفقیت برسند.»
مطالعات بیشتر موید این واقعیت است که چندسلولی شدن، احتمالاً ابتکاری بوده که اهرم این رقابت را به نفع سیانوباکترها چرخانده است. سلول‌های انفرادی سیانوباکتریایی احتمالاً به مرور زمان همچون رشته‌ای به یکدیگر متصل شده‌اند.
درست است که این‌کار در دنیای باکتری‌ها امری غیرعادی تلقی می‌شود، اما جالب این‌جاست که سیانوباکترها حتی از این مرز هم فراتر رفته‌اند.
استروماتولیت‌های این‌چنینی، در جوانی‌های زمین زیاد بودند
واگن‌ها قطاری چند سلولی می‌سازند
دکتر اسکیرمیستر و همکارانش معتقدند که چند نوع سیانوباکتر می‌توانند سلول‌های اختصاصی تولید کنند، اما در مقابل اغلب توانایی تقسیم سلولی را از دست می‌دهند. به گفته اسکیرمیستر این نخستین شکل از ساخت سلول‌های تخصصی است که جهان شاهد آن بوده است.
در حقیقت این نسخه‌ی ساده، نحوه‌ی تشکیل سلول‌های تخصصی را نشان می‌دهد که بعدها در حیوانات بسیار تکامل‌یافته‌تر گردید و نمونه آن را می‌توان در سلول‌های خونی یا عصبی و یا ماهیچه‌ای سراغ گرفت. اسکیرمیستر فکر می‌کند که چند سلولی شدن می‌تواند وزنه‌ی موفقیت را به نفع سیانوباکترها پایین آورده باشد چرا که چند سلولی بودن قطعاً مزایای زیادی نسبت به تک سلولی بودن دارد.
در زمان آغاز پیدایش زمین، موجودات تک سلولی اغلب با یکدیگر آن‌هم در لایه‌های چسبناک سطحی موسوم به متز (Mats) زیست می‌کردند. متز همان توده‌ی انباشته‌ای است که تک سلولی‌ها را در کنار یکدیگر گردهم می‌آورد و امروزه از آن با نام توده‌ی میکروبی یاد می‌شود.
البته در هر کدام از این توده‌ها تعداد زیادی از گونه‌های مختلف سیانوباکترها هم وجود داشته، یعنی توده‌ها صرفاً شامل یک گونه از سیانوباکترها نبوده‌اند بلکه هر توده، همزیستی از گونه‌های متعدد را شاهد بوده است.
همه‌ی زندگی روی زمین، از باکتری‌ها گرفته تا انسان‌ها در یک خانواده‌ی بزرگ قرار دارند
جابجایی، رمز موفقیت سیانوباکترها در برابر تشعشعات خورشیدی
این سوال مطرح می‌شود که یک سیانوباکتر چند سلولی چه مزیتی دارد که سیانوباکترهای تک سلولی ندارند؟
یکی از بارزترین این فواید این است که پراکنش آن راحت‌تر است، یعنی یک سیانوباکتر چندسلولی از نظر ابعاد سطح بیشتری را دربرمی‌گیرد و این مساله باعث می‌شود که خیلی راحت بتواند خود را به صخره‌های سنگی لغزنده سواحل بچسباند.
اسکیرمیستر می‌گوید: «یک سیانوباکتر چندسلولی طبیعتاً به‌راحتی یک سیانوباکتر تک سلولی با امواج آب نمی‌لغزد و جریان آب آن را بسادگی با خود نمی‌برد.
چندین سیانوباکتر چندسلولی مدرن شناخته شده‌اند که می‌توانند با توده یا کلونی خود در محیط جابجا شده و حرکت کنند. درست است که حرکت و جابجایی آن‌ها خیلی سریع نیست اما مهم این است که حرکت میکنند.
نمونه‌های اولیه‌ی سیانوباکترهای چند سلولی هم جابجا می‌شده‌اند. این حرکت متضمن بقای آن‌ها شده چرا که آن‌ها از این طریق توانسته‌اند در برابر پرتوهای مضر فرابنفش از خود حفاظت کنند.»
سیانوباکترها در طی تکامل خود، چند سلولی شدند. بدین ترتیب امکان حرکت برای آن‌ها مهیا شد و در نتیجه توانستند از پرتوهای مضر فرابنفش خورشید فرار کنند
یک سیانوباکتری چند سلولی
درخت حیات، پرده از رازها برمی‌دارد
اسکیرمیستر می‌گوید: «کلونی‌های سیانوباکتر چند سلولی مدرن می‌توانند با یک تغییر ناگهانی موضع و قرارگیری به شکل عمودی از خود دربرابر نورهای مضر خورشید محافظت کنند. این در حالی است که سیانوباکترها در شرایط معمول اغلب به شکل افقی می‌ایستند.
مشاهده‌ی دقیق‌تر کلونی‌ها حرکت بین لایه‌ها را نیز تایید می‌کند. احتمالاً این تنها سیانوباکترهای چند سلولی هستند که می‌توانند موقعیت خودشان را به شکل بهینه تغییر دهند.» درست است که این نظریه در نوع خود جدید و منحصربفرد است اما درستی آن مستلزم این است که سیانوباکترها پیش از دوره‌ی معروف به اکسیداسیون بزرگ تکامل یافته و به چند سلولی بدل شده باشند. اسکیرمیستر چند سال اخیر را صرف این کرده که بتواند زمان دقیق تکامل سیانوباکترها را از تک سلولی به چند سلولی مشخص نماید. کلید حل این معما در ژن‌ها نهفته است.
اسکیرمیستر می‌گوید: «با آزمایش ژن‌ها که نه‌تنها نقطه‌ی اشتراک همه‌ی سیانوباکترها بلکه، وجه تمایز آن‌ها از یکدیگر هستند، می‌توان شجره‌ی حیاتی این خانواده و چگونگی ارتباط میان آن‌ها را مشخص کرد.
شجره‌ی حیات سیانوباکترها جایگاه تکاملی آن‌ها را نشان می‌دهد، یعنی از این طریق می‌توان فهمید که نخستین سیانوباکترهای چند سلولی دقیقاً چه زمانی روی کره زمین پدیدار شده‌اند.»
سیانوباکترها می‌توانند بر روی آب شکوفایی‌های سبز را بوجود آورند
تحقیقات طولانی، فرضیات متعدد
تلاش‌های اسکیرمیستر برای حل این معما نخستین بار حدود ۴ سال پیش در مقاله‌ای با عنوان «منشاء سیانوباکترهای چندسلولی» و در مجله‌ی معتبر بیولوژی تکاملی، به نتیجه رسید.
وی در این مقاله مدعی شد که اغلب سیانوباکترهای مدرن امروزی از فرزندان همان اجداد چند سلولی هستند. به گفته‌ی این محقق با وجود اینکه چندسلولی‌های مذکور بسیار قدیمی هستند، اما تعیین یک زمان مشخص برای پیدایش آن‌ها کار بسیار دشواری است.
اسکیرمیستر درخت‌واره‌ی حیات سیانوباکترها را صرفاً بر اساس مطالعات ژنتیکی تنظیم کرد. دو سال بعد یعنی در سال ۲۰۱۳ وی روش خود را در تحقیق تغییر داد.
اسکیرمیستر در آن سال این ادعا را مطرح ساخت که تکامل چند سلولی‌های مذکور نباید خیلی قبل‌تر از رویداد مشهور موسوم به اکسیداسیون بزرگ اتفاق افتاده باشد. این اتفاق احتمالاً در زمانی رخ داده که سیانوباکترها به سرعت شروع به تغییر کرده‌اند و اشکال متنوعی از آن‌ها پدیدار شده است.
اما این فرضیات و احتمالات باز هم نتوانست میخ محکمی بر شک‌های موجود بکوبد. درخت‌واره‌ی حیاتی که اسکیرمیستر برای سیانوباکترها طراحی کرده بود، تنها بر مبنای یک ژن بود. علیرغم اینکه این ژن در تمامی سیانوباکترهای مدنظر وی وجود داشت، اما باز هم استناد به یک ژن منطقی نبود.
همین مساله باعث شد که درخت مذکور کماکان در هاله‌ای از تردید قرار بگیرد. به همین دلیل اسکیرمیستر بار دیگر یک قدم به پیش گذاشت.
یک استروماتولیت که از لایه‌های شن و پوشش میکروبی پوشیده شده است
راز و رمزها بزرگ و بزرگتر می‌شود
این مساله احتمالاً ختم ماجرا نبوده و نیست چرا که حتی اگر یافته‌های اسکیرمیستر امروز هم مورد تایید قرار گیرد و ثابت شود که سیانوباکترها تنها اندکی قبل از اکسیداسیون بزرگ چند سلولی شده‌اند، باز هم دو سوال مهم همچنان به قوت خود باقی خواهد ماند.
پرسش اول این است که آیا چند سلولی‌ها واقعاً مزایایی را که اسکیرمیستر می‌گوید، دارند؟ هنوز پاسخ این سوال به درستی مشخص نیست، اما دانشمندان می‌گویند که می‌توان از طریق چگونگی مقابله با شرایط مختلف در سیانوباکترهای چندسلولی و تک سلولی بدان پاسخ داد.
سوال دوم که البته سخت‌تر است، این است: «چرا اینقدر طول کشیده تا سیانوباکترها از تک سلولی به پرسلولی تبدیل شوند؟
اگر این تغییر تا بدین درجه پرمنفعت بوده، چرا آن‌ها زودتر بدین تکامل نرسیده‌اند و چرا زودتر ماشه‌ی این تغییر کشیده نشده تا اکسیداسیون بزرگ هم زودتر اتفاق بیفتد؟» اسکیرمیستر می‌گوید: «مهم این است که مشخص شود کدام ژن‌ها مسئولیت تبدیل شدن سیانوباکترهای تک سلولی به پرسلولی را برعهده دارند.
بعد از پاسخ به این پرسش است که می‌توان به این سوال هم پاسخ داد که چرا این اتفاق اینقدر دیر رخ داده و چرا ورقه‌ی تکامل سیانوباکترها سریع‌تر رقم نخورده است. مجموع این موارد سبب گردید تا بحث بررسی ژن‌های بیشتر جدی‌تر گرفته شود.
مشخص است هر آن چیزی که اکسیداسیون بزرگ را رقم زده، نمی‌تواند ناچیز و کوچک باشد چرا که این اتفاق یکی از مهمترین رویدادهایی است که زمین تاکنون به خود دیده است.»
جانوران مدرن و پیچیده بدون اکسیژن زنده نمی‌مانند
اسکیرمیستر در ادامه می‌گوید: «نباید فراموش کرد که اکسیژن می‌تواند برای اغلب باکتری‌ها کشنده و مهلک باشد و این می‌تواند خبر بدی برای محققان باشد. اما این خیلی سخت است که بتوان چنین مساله‌ای را ثابت کرد چرا که هنوز داده‌های (فسیلهای) مربوط به آنزمان آن‌طور که باید و شاید کامل نیست.
هنوز رسوبات مربوط به آن دوران در حدی نیست که بتوان نظر قطعی داد. اما حداقل می‌توان این فرضیه را مطرح کرد که احتمالاً در آنزمان تعداد زیادی از باکتری‌ها مرده‌اند. اما جالب این‌جاست که در بلندمدت روند اتفاقات به سمتی رفته که سبب شده اشکال جدیدی از حیات موسوم به اکسیژن اوآسیس‌ها بوجود بیایند.
اکسیژن گازی است که به واکنش دادن تمایل دارد و به همین دلیل است که شروع به سوختن می‌کند. در نتیجه سیر همه‌ی اتفاقات در نهایت به سمتی رفته که ناگهان برخی از ارگانیسم‌ها با یک منبع عمده‌ی انرژی مواجه شده‌اند.
ارگانیسم‌ها با تنفس اکسیژن می‌توانند فعال‌تر و حتی بزرگتر شوند. در نتیجه به مرور زمان ارگانیسم‌های پیچیده‌تری ظاهر شدند و این ارگانیسم‌ها همان گیاهان و حیوانات بودند از اسفنج‌ها گرفته تا کرم‌ها، ماهی‌ها.»
اگر فرضیه اسکیرمیستر درست باشد، آن‌گاه می‌توان گفت که سیانوباکترهای چند سلولی اولیه ماشه‌ی دگرگونی بزرگی را کشیده‌اند. اکسیژن یکی از همان نعمت‌های خدادادی بزرگ است که حیات را بر روی کره زمین میسر ساخته و رمزگشایی از پیدایش اکسیژن بدون‌تردید کار چندان ساده‌ای نیست.
پ
برای دسترسی سریع به تازه‌ترین اخبار و تحلیل رویدادهای ایران و جهان
اپلیکیشن برترین ها
را نصب کنید.
ارسال نظر