قبل مليارات السنين، كان تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي منخفضاً بما يجعل الحياة أكثر صعوبة. لكن علماء اكتشفوا بكتيريا قديمة في اليابان استطاعت العيش على الحديد وقليل من الأكسجين. فكيف عاشت تلك البكتريا في هذه الأجواء؟
في أربعة من الينابيع الخمسة، كانت البكتيريا المؤكسدة للحديد المحبة للهواء هي الميكروبات السائدةصورة من: Koichi Kamoshida/Getty Images
إعلان
لم تكن الأرض دائمًا هي ذلك الكوكب الأزرق والأخضر الذي نعرفه اليوم. في في بداية تكوينها ، كانت مستويات الأكسجين أقل بحوالي مليون مرة مما هي عليه الآن، ولم توجد غابات أو حيوانات. ووفق هذه النسبة، كانت الأجواء سامة. فكيف كانت الحياة في ذلك الوقت؟
درست فاطمة لي هاو، طالبة الدراسات العليا في معهد علوم الحياة والأرض (ELSI)، بإشراف الأستاذ المشارك شون ماكجلين، هذه الفترة من عمر الأرض من خلال فحص الينابيع الساخنة الغنية بالحديد في اليابان، والتي تُعد نموذجًا مشابهًا لـ محيطات الأرض القديمة خلال فترة من أعظم التحولات في تاريخ الكوكب: أكسدة الغلاف الجوي، وفقًا لموقع Science Daily.
وأظهرت نتائج الدراسة أن الميكروبات قديماً كانت تستخدم الحديد مع الأكسجين الناتج عن الميكروبات الضوئية للحصول على الطاقة. يعكس ذلك نظامًا بيئيًا انتقاليًا، حيث استطاعت الحياة تحويل نفايات كائن حي إلى مصدر طاقة جديد قبل أن يصبح التمثيل الضوئي المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض.
صنع في ألمانيا - التكنولوجيا والإنسان والميكروبات
26:05
This browser does not support the video element.
الينابيع الساخنة كمختبر طبيعي
درس الفريق خمسة ينابيع ساخنة في اليابان، أحدها في طوكيو، واثنان في كل من محافظتي أكيتا وآوموري. جميعها غنية طبيعيًا بـمركب الحديد الثنائي (Fe²⁺)، وهونادر اليوم في عالم غني بالأكسجين، إذ يتحول بسرعة إلى حديد ثلاثي (Fe³⁺) غير قابل للذوبان.
لكن في هذه الينابيع، لا تزال المياه تحتوي على مستويات عالية من الحديد الثنائي، مع نسبة منخفضة من الأكسجين، ودرجة حموضة شبه متعادلة، وهي ظروف يُعتقد أنها تشبه أجزاءً من محيطات الأرض في مراحلها المبكرة.
تُعد هذه الينابيع مختبرًا طبيعيًا فريدًا لدراسة عملية التمثيل الغذائي للميكروبات في ظروف مشابهة للأرض في العصور القديمة ، خلال الفترة الانتقالية من أواخر العصر الأركي إلى أوائل العصر البروتيروزوي، التي شهدت حدث الأكسدة العظيم. كما تساعدنا على فهم تشكّل النظم البيئية الميكروبية البدائية قبل ظهور النباتات والحيوانات أو قبل توفر الأكسجين بكميات كبيرة، كما يوضح شون ماكجلين.
الميكروبات في الينابيع
في أربعة من الينابيع الخمسة، كانت البكتيريا المؤكسدة للحديد المحبة للهواء هي الميكروبات السائدة. تزدهر هذه الكائنات في ظروف نقص الأكسجين، وتستخدم الحديد الثنائي كمصدر للطاقة، محولةً إياه إلى حديد ثلاثي. كما لوحظ وجود البكتيريا الزرقاء المنتجة للأكسجين عبرالتمثيل الضوئي، لكنها كانت قليلة العدد نسبيًا.
على الرغم من الاختلافات بين المواقع من حيث التركيب الكيميائي والجيولوجي والميكروبي، تشير النتائج إلى أنه في وجود الحديد الثنائي والأكسجين المحدود، تتعايش باستمرار مجتمعات مؤكسدات الحديد الدقيقة، و الكائنات الضويئة المنتجة للأكسجين كما تقول لي هاو في الدراسة المنشورة بموقع PubMed.
تحرير: عماد حسن
كائنات حية جديدة لم نكن نعلم بوجودها قبل الآن!
بدءاً من الأشجار العملاقة، وانتقالاً إلى القردة النادرة، وانتهاءاً بالمخلوقات المجهرية. نشرت كلية العلوم والبيئة 10 اكتشافات توصلت إليها، تشمل حيوانات وميكروبات يزخر بها عالمنا المتنوع.
صورة من: picture-alliance/Sunbin Huang/Mingyi Tian/ESF International Institute for Species Exploration/dpa
قردة نادرة في إندونيسيا
قردة الأورانغوتان المعروفة بإنسان الغاب، وهي أضخم أنواع القردة. في عام 2001 تم التعرف على نوعين منها في جزيرتي سومطرة وبورنيو. وتمكن الباحثون أيضاً من العثور على نوع ثالث منها، وهي القردة المسماة بإنسان الغاب التابانولي، الذي يعيش جنوب تابلوني في جزيرة سومطرة الإندونسية ضمن محمية "باتانغ تورو". وتعتبر هذه القردة من أكثر المخلوقات عرضة للانقراض، ويُقدرعددها بـ800 قرد تتوزع في مناطق متفرقة ومعزولة.
صورة من: picture-alliance/AP/Sumatran Orangutan Conservation Programme
شجرة دينيزيا العملاقة
يصل ارتفاع شجرة دينيزيا العملاقة إلى 40 متراً ويبلغ وزنها قرابة الـ62 طناً، وتنمو في غابة المطر الأطلسية التي تقع شمال "إسبيريتو سانتو" في البرازيل. ولا يتواجد الآن إلا 25 شجرة دينيزيا فحسب، وهذا ما يجعل هذه الأشجار عرضة لخطر الانقراض.
صورة من: picture-alliance/ESF International Institute for Species Exploration/Gwilym P. Lewis
الخنفساء المتطفلة
تعيش هذه الخنفساء المعروفة بإسم "نيمفيستر كروناويري"، وقد عُثير عليها في كوستاريكا في أمريكا اللاتينية. تستخدم هذه الخنفساء فمها لتثبت جسمها وتلتصق بمؤخرة النملة وتتطفل عليها، ولا يمكن للنملة أن تلاحظ وجودها، ويقول الباحثون في جامعة درامشتات التقنية الألمانية أن طول هذه الخنفساء يبلغ 1.5 مليمتراً وأنها تمتلك جهازين للهضم.
صورة من: picture-alliance/ESF International Institute for Species Exploration/D. Kronauer
أسماك جديدة
تضم الهاوية المظلمة لخندق "ماريانا"، الذي يقع غرب المحيط الهادي، أعمق بقعة في محيطات العالم. عثر الباحثون هناك على سمكة صغيرة شبيهة بالضفدع تنتمي إلى فصيلة القواقع ويبلغ طولها 12 سنتيمتراً. يعيش هذا النوع من الأسماك في أعماق سحيقة ضمن مياه منطقة غرب المحيط الهادي، ولم تُسجل مثل هذه الأعماق التي تراوحت بين 7800 و7900 متراً من قبل.
صورة من: ESF International Institute for Species Exploration/Mackenzie Gerringer
النباتات الفطرية في اليابان
تقوم معظم النباتات بتغذية نفسها عن طريق عملية التركيب الضوئي. قام العالم الياباني هيروشو سوجيموتو باكتشاف كيفية اعتماد بعض الكائنات الحية في الحصول على غذائها على كائنات أخرى، و تُعرف هذه الحالة بالتعايش التطفلي، حيث يقوم كائن في هذه الحالة باستخلاص غذائه من الفطر دون أن يُلحق بالفطر أي ضرر. لا تظهر هذه البراعم الوردية إلا خلال الفترة القصيرة لتفتح براعم الأزهار في اليابان.
صورة من: picture-alliance/ESF International Institute for Species Exploration/Takaomi Sugimoto
لافقريات براقة اللون
يبلغ طول هذا الكائن اللافقري خمسة سنتيمترات، وقد شُوهِدَ في مياه القارة القطبية الجنوبية المتجمدة. ينتمي هذا الكائن إلى فصيلة "مزدوجات الأرجل" وهي رتبة تتبع شعبة "مفصليات الأرجل"، و يخلو هذا الكائن من القشريات، ويتميز بشكل جسمه المضغوط من الجوانب و بظهره المحدب وبالأشواك الملونة التي تجعله أشبه بالتنين الأسطوري.
صورة من: picture-alliance/ESF International Institute for Species Exploration/Cédric d’Udekem d’Acoz
كائنات أحادية الخلية في جزر الكناري
أدى ثوران "البركان الغائص" الذي يقع قبالة سواحل جزيرة "إل هيرو"، وهي إحدى جزر الكناري الإسبانية، إلى القضاء على معظم النُظم البيئية البحرية التي كانت متواجدة في تلك المنطقة. وقد تمكن الباحثون من العثورعلى نوع جديد من الكائنات أحادية الخلية التي تعيش في مستعمرات تشبه حصيرة مغطاة بشعر طويل أبيض اللون.
صورة من: picture-alliance/ESF International Institute for Species Exploration/Miquel Canals
العثورعلى مستحاثة أحفورية للأسد الجرابي
تمكن علماء المستحاثات من العثورعلى مستحاثة أحفورية تعود للأسد الجرابي الذي كان يجوب الغابات الأسترالية الشاسعة في منطقة "كوينزلاند" أواخر العصر الجليدي قبل 23 مليون عام. وكان حجم الأسد الأحفوري بحجم الكلب السيبيري "الهسكي"، وتبين من خلال فحص أسنان مستحاثة الأسد الجرابي أنه لم يكن يعتمد اعتماداً كاملاً على اللحوم، بل كان يقتات على النباتات أيضاً.
صورة من: picture-alliance/ESF International Institute for Species Exploration/Peter Schouten
كائنات وحيدة الخلية
اكتشفت وحيدة الخلية هذه على إحدى الشعاب المرجانية في حوض للماء بمدينة "سان دييغو" في ولاية كاليفورنيا. ولا تُعرف المنطقة الجغرافية التي جاءت منها هذه الخلية الأحادية المزودة بما يُشبه السوط لتدافع عن نفسها وعُضيات غريبة شبيهة برمح صيد الحيتان وظيفتها شل حركة بقية الخلايا المجهرية التي تتغذى عليها.
صورة من: ESF International Institute for Species Exploration/ Denis V. Tiknonenkov
خنفساء الكهوف في الصين
عثر الباحثون على نوع جديد من الخنافس في أحد الكهوف في "دوان " الواقعة في مقاطعة "غوانغ زي" الصينية. وباستطاعة هذه الخنفساء أن تتكيف لتعيش في الكهوف المظلمة، ويصل طولها إلى تسعة مليمترات.
آن-صوفي بريندلين/ غالية داغستاني
صورة من: picture-alliance/Sunbin Huang/Mingyi Tian/ESF International Institute for Species Exploration/dpa