یک نظریه جدید برای انقلاب اکسیژنی زمین

یک نظریه جدید برای انقلاب اکسیژنی زمین

تعمیرکار: پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست(MIT) نظریه جدیدی را برای توضیح رویداد بزرگ اکسیژن رسانی زمین یا انقلاب اکسیژنی زمین ارائه کردند که مهم ترین تغییر در تاریخ سیاره زمین را آشکار می کند.


به گزارش تعمیرکار به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست(MIT) نظریه جدیدی را برای توضیح چگونگی تجمع اکسیژن در جو زمین ارائه کرده اند.
میلیاردها سال پیش از تولد نخستین انسان ها، جو زمین فاقد اکسیژن مورد نیاز ما برای بقا بوده است و تنها تعدادی از موجودات میکروبی از فتوسنتز برای تولید مقداری اکسیژن استفاده می کردند. با این وجود، مقادیر اکسیژن تولید شده برای پشتیبانی از خیلی از اشکال حیات کافی نبوده است و از حدود ۲.۳ میلیارد سال پیش، سطح اکسیژن در اتمسفر زمین آغاز به تجمع کرده، اما دلیلهای آن هنوز ناشناخته است.
رویداد بزرگ اکسیژن رسانی(GOE)
در اوایل تاریخ زمین، تولیدکنندگان و مصرف کنندگان اکسیژن در این سیاره تعادل خودرا به نحوی حفظ می کردند که اکسیژن کمی در جو باقی می ماند. با این وجود، دو رویداد در دوره "پیشین زیستی دیرینه(Paleoproterozoic) و دوره "پیشین زیستی نو"(Neoproterozoic) رخ داد که سطح اکسیژن طی آنها از سطوح پایین به سطوح بسیار بالاتری که زمین امروزی دارد، رسید.
رویداد بزرگ اکسیژنی(Great Oxygenation Event) یا "انقلاب اکسیژنی"(Oxygen Revolution) پدیده پیدایش گاز اکسیژن در جو زمین در اثر عوامل زیستی است.
پژوهش های زمین شناسی، شیمیایی و ایزوتوپی، تاریخ این دگرگونی بزرگ را نزدیک به دو میلیارد و سیصد میلیون سال پیش نشان می دهند. در آن زمان از پیدایش سیانوباکترها حدود ۲۰۰ میلیون سال می گذشت و آنها از راه فتوسنتز سرگرم آزادسازی اکسیژن بودند، ولی تا قبل از شروع این رویداد بزرگ، همه ی اکسیژن آزاد شده از راه مواد آلی و آهن محلول در محیط و شاید هم توسط هیدروژن موجود در هواکره باردیگر جذب می شد. اشباع این ظرفیت ها رفته رفته موجب ورود بیش از پیش و شروع انباشته شدن اکسیژن در جو زمین و شروع این رویداد بزرگ شد.
اکسیژن می تواند برای اندامگان بی هوازی و بی هوازی الزامی مسموم کننده یا حتی کشنده باشد. این رویداد موجب محو بی هوازی ها شد و بدین سبب از یک نگاه می توان اظهار داشت که سیانوباکترها مسئول یکی از بزرگترین انقراض ها در تاریخ زمین بوده اند. از طرف دیگر، اکسیژن آزاد در هوا در برخورد با گاز متان که یک گاز گلخانه ای است، سبب "یخبندان هورونی" شد که شاید بزرگترین یخبندان در تاریخ زمین بوده باشد. در نهایت، این فسفرگیری اکسایشی و اندامگان هوازی بودند که با فرگشت خود و مصرف اکسیژن، حالت تعادلی را که تا امروز ادامه دارد، به وجود آوردند. این پدیده افزون بر سایر پدیده های زیستی حیرت دوچندان دانشمندان در مورد پیدایش این سیاره خاکی را به دنبال داشته است.
دوره "پیشین زیستی دیرینه" یک دوران زمین شناسی است که در ابتدای اَبَردوران(ائون) پیشین زیستی قرار داشت. پیشین زیستی دیرینه هنگامی است که قاره ها برای اولین بار تثبیت شدند. پیشین زیستی دیرینه از ۲.۵ میلیارد تا ۱.۶ میلیارد سال پیش را در برمی گیرد.
شواهد نشان میدهد حدود ۱.۸ میلیارد سال پیش، به علت سرعت متفاوت چرخش زمین، هر سالِ زمین حدود ۴۵۰ روزِ ۲۰ ساعته داشت.
قبل از ورود و افزایش اکسیژن در جو زمین، جانداران باید می توانستند بدون اکسیژن زندگی کنند و دگرگشت حیات، متکی به گونه ای از تنفس یاخته ای بود که نیاز به اکسیژن نباشد. به این موجودات اندامگان بی هوازی گفته می شود. اکسیژن برای آنها سمی به حساب می آید و بیشتر این جانداران بعد از رویداد بزرگ اکسیژنی منقرض شدند. پیدایش جانداران گروه یوکاریوت های تاج که نیای یوکاریوت های امروزی هستند، در دوره پیشین زیستی دیرینه بوده است.
پیشین زیستی نو نیز به اواخر اَبَردوران پیشین زیستی گفته می شود. پیشین زیستی نو از یک میلیارد سال پیش تا ۵۴۱ میلیون سال پیش را دربرگرفته و شامل سه دوره "تونین "(یک میلیارد تا ۸۵۰ میلیون سال پیش)، "کریوژنین"(۸۵۰ تا ۶۳۰ میلیون سال پیش) و "ادیاکاران"(۶۳۵ تا ۵۴۱ میلیون سال پیش) است.
شدیدترین یخ بندان ثبت شده در زمین شناسی، در دوره کریوژنین رخ داده است بطوریکه صفحه های یخ به استوا نیز رسیده اند و ممکنست زمین گوی برفی شکل گرفته باشد. اولین فسیل های جانوران از دوره ادیاکاران یافته شده اند که شامل جانداران چندیاخته ای نیز می شوند.
"گرگوری فورنیه" دانشیار ژئوبیولوژی در دپارتمان علوم زمین، جو و سیاره MIT و همکارانش معتقدند که این جهش ها در سطح اکسیژن نتیجه تغییرات تدریجی نبوده است. در عوض، یک حلقه بازخورد مثبت وجود داشته که در اقیانوس ها فعال گشته است.
بگفته "فورنیه" و تیمش، کربن آلی که تجزیه آن که اکسیداسیون نیز نامیده می شود، در وضعیت عادی اکسیژن مصرف می کند، احتمالاً در این فواصل که منجر به تجمع اکسیژن می شود در دسترس مصرف کنندگان نبوده است. از آنجا که حیات در اقیانوس ها وجود داشت، پژوهشگران میکروب های دریایی و مواد معدنی موجود در رسوبات اقیانوس ها را بررسی کردند تا تعیین کنند که آیا چنین وضعیتی ممکنست حاکم بوده باشد یا خیر.
آنها فرض کردند که اگر میکروب های موجود در این محیط ها بتوانند مواد آلی را تا حدی اکسید کنند، ماده آلی نیمه اکسید شده(POOM) به شکلی به مواد معدنی متصل می شود که از اکسیداسیون بیشتر آنها جلوگیری می کند و اکسیژنِ استفاده نشده در این فرایند، به اتمسفر راه یافته است.
ریزموجودی که باید از آن تشکر کنیم
پژوهشگران برای تأیید فرضیه خود، به شناسایی و بررسی ریزموجودات یا میکروارگانیسم هایی پرداختند که می توانند ماده آلی نیمه اکسید شده(POOM) ایجاد کنند و یک گروه باکتری به نام "SAR۲۰۲" را یافتند که می تواند با استفاده از آنزیمی به نام "باید-ویلیگر مونواکسیژناز"(Baeyer-Villiger monooxygenase) یا "BVMO" به این موفقیت برسد.
پژوهشگران با ردیابی منشأ ژنتیکی این آنزیم دریافتند که اجداد این باکتری در حقیقت پیش از انقلاب اکسیژنی وجود داشته اند. جالب اینجاست که این ژن در زمانی که سطح اکسیژن افزایش پیدا کرده، توسط چندین گونه باکتری در دوران "پیشین زیستی دیرینه" و همین طور "پیشین زیستی نو" به دست آمده است.
در صورتیکه این یافته ها و همبستگی های میان آنها از نظریه جدید پژوهشگران MIT پشتیبانی می کند، پژوهشگران باید کار گسترده ای را برای یافتن موارد لازم برای اثبات آن انجام دهند.
جزییات این نظریه در مجله Nature Communications انتشار یافته است.




منبع:

1400/12/28
14:40:03
5.0 / 5
176
تگهای خبر: فناوری
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۱ بعلاوه ۴
SetFix تعمیرکار