سفر حیات از سکوت اقیانوس ها تا زمین یخ زده:گسترش جدول زمانی تکامل حیات به یک و نیم میلیارد سال

گسترش جدول زمانی تکامل حیات به میزان 1.5 میلیارد سال

31 دسامبر 2024  Earth.com

اگر جهان را به صحنه‌ای تشبیه کنیم و گونه‌های زیستی را بازیگران این صحنه بدانیم، پس حضور و غیاب آن‌ها را می‌توان در لایه‌های سنگ و فسیل‌های یافت‌شده جستجو کرد. این دیدگاه شاعرانه به تاریخچه تکامل و گسترش حیات اشاره دارد که در فسیل‌ها و لایه‌های رسوبی زمین ثبت شده است.

مطالعه‌ای جدید از دانشگاه ویرجینیا تک، این روایت را نزدیک به 2 میلیارد سال به عقب برده و تصویری کامل‌تر از آغاز، تنوع و انقراض حیات ارائه کرده است.

گسترش نمودار حیات

شواهد فسیلی تاکنون نقاط عطف تکاملی را در نیم میلیارد سال گذشته نشان داده‌اند، اما پژوهشگران این جدول زمانی را بسیار فراتر برده‌اند.

این مطالعه، به سرپرستی زمین‌شناس زیستی شوهای ژیائو از دانشگاه ویرجینیا تک، دانش ما را به دوران پروتروزوئیک (حدود 2.5 میلیارد تا 539 میلیون سال پیش) گسترش داده است.

در این دوره، حیات عمدتاً شامل موجودات کوچک و نرم‌بدنی بود، مانند اسفنج‌های دریایی که فاقد اسکلت‌های معدنی بودند و به همین دلیل کمتر فسیل به جا می‌گذاشتند.

ژیائو در این باره می‌گوید: «این جامع‌ترین و به‌روزترین تحلیل از این دوره است. از همه مهم‌تر، ما از یک برنامه گرافیکی همبستگی استفاده کردیم که به ما امکان تحلیل زمانی با دقت بالاتر را داد.»

یافته‌های تیم پژوهشی، تحلیلی با وضوح بالا از تنوع و تکامل جهانی حیات در دوران پروتروزوئیک ارائه می‌کند. این نمودار اکنون بینش‌های ارزشمندی در مورد روند تکاملی حیات در این دوره وسیع ارائه می‌دهد.

شناخت حیات در دوران پروتروزوئیک – نکات اساسی

در دوران پروتروزوئیک که از حدود 2.5 میلیارد تا 541 میلیون سال پیش ادامه داشت، حیات روی زمین عمدتاً ساده و میکروسکوپی بود. این موجودات شامل تک‌سلولی‌هایی مانند باکتری‌ها و جلبک‌ها بودند که در اقیانوس‌ها زندگی می‌کردند.

این اشکال ابتدایی حیات نقش مهمی در تغییرات زمین ایفا کردند. برای مثال، آن‌ها از طریق فرایند فتوسنتز اکسیژن تولید کرده و به تدریج جو زمین را با اکسیژن پر کردند، شرایطی که برای ظهور موجودات پیچیده‌تر در آینده ضروری بود.

حدوداً در میانه این دوره، سلول‌های پیشرفته‌ای به نام یوکاریوت‌ها ظهور کردند. این سلول‌ها دارای هسته و ساختارهای تخصصی دیگری بودند و پایه و اساس تمامی گیاهان و جانوران امروزی را تشکیل می‌دهند.

با پیشرفت دوران پروتروزوئیک، زندگی شروع به پیچیده‌تر شدن کرد. در اواخر این دوره، برخی از سلول‌های یوکاریوتی به تشکیل موجودات چندسلولی ساده پرداختند و پایه‌گذار تنوع شگفت‌انگیز حیات در آینده شدند.

فسیل‌های این دوره نشان‌دهنده نخستین نشانه‌های کلونی‌های کوچک سلولی و موجودات دریایی ساده هستند. هرچند زندگی همچنان در اقیانوس‌ها محدود بود، این نوآوری‌های ابتدایی صحنه را برای انفجار تنوع زیستی در دوران بعدی، یعنی فانروزوئیک، آماده کردند.

تکامل یوکاریوت‌های دریایی در دوران پروتروزوئیک

ژیائو و تیم او به مطالعه تکامل یوکاریوت‌های دریایی اولیه پرداختند؛ موجوداتی که سلول‌های آن‌ها دارای هسته است. این یوکاریوت‌های اولیه، نیاکان جانوران، گیاهان و قارچ‌ها بودند و مسیر را برای شکل‌گیری حیات پیچیده در زمین هموار کردند.

پژوهشگران دریافتند که یوکاریوت‌ها برای اولین بار حداقل ۱.۸ میلیارد سال پیش ظاهر شدند. اما در طی یک میلیارد سال بعدی، که اغلب از آن به‌عنوان «میلیارد کسل‌کننده» یاد می‌شود، تغییرات چندانی رخ نداد.

در این دوران، گونه‌ها به آهستگی تکامل یافتند و تنوع زیستی ثابت باقی ماند. تعداد کمی گونه جدید ظهور کرد و تعداد کمی نیز منقرض شدند.

این دوره آرامش در نهایت با وقوع تغییرات چشمگیر در زمین پایان یافت. این تغییرات زیست‌محیطی و تکاملی، موجی از تنوع زیستی را به همراه آورد و زمینه را برای شکل‌گیری اکوسیستم‌های پیچیده امروز فراهم کرد.

تأثیر رویدادهای «زمین گلوله برفی» بر تکامل حیات

بین ۷۲۰ تا ۶۳۵ میلیون سال پیش، سیاره زمین دست‌کم دو عصر یخبندان شدید را تجربه کرد که به آن‌ها «رویدادهای زمین گلوله برفی» می‌گویند. این یخبندان‌های جهانی، زمین را در چنگال یخ فرو بردند و مسیر تکاملی حیات را تغییر دادند.

ژیائو توضیح می‌دهد: «یخبندان‌ها نقش عمده‌ای در بازتنظیم مسیر تکامل از نظر تنوع و پویایی داشتند. ما شاهد تغییر سریع گونه‌های یوکاریوتی بلافاصله پس از پایان یخبندان هستیم. این یک یافته بسیار مهم است.»

مطالعه تکامل یوکاریوت‌ها پرسش‌های مهمی را درباره نقش نیروهای زیست‌محیطی و تکاملی در شکل‌گیری حیات زمین مطرح می‌کند.

برای مثال، چرا تکامل یوکاریوت‌ها در طول «میلیارد کسل‌کننده» این‌قدر آرام و پایدار بود؟ (این دوره با تغییرات اندک در گونه‌ها و تنوع زیستی مشخص می‌شود.)

چه چیزی باعث شد که پس از پایان رویدادهای زمین گلوله برفی، وقتی سیاره از یخبندان شدید خارج شد، تکامل شتاب بگیرد؟

عوامل کلیدی

عواملی که در این تغییرات نقش داشتند شامل موارد زیر است:

تغییرات اقلیمی و افزایش سطح اکسیژن در جو (که می‌توانست تکامل را تسریع کند).

رقابت و تعاملات میان موجودات زنده که شاید منجر به «رقابت تکاملی» شد؛ رقابتی که گونه‌ها را وادار به تکامل سریع‌تر می‌کرد.

ژیائو معتقد است که یافته‌های این مطالعه، پایه‌ای برای تحقیقات آینده فراهم می‌کند. با تحلیل الگوهای مشخص‌شده در این پژوهش، دانشمندان می‌توانند ارتباط پیچیده میان محیط متغیر زمین و تکامل حیات را عمیق‌تر بررسی کنند.

دیدگاهی نو درباره تکامل حیات

مطالعه حیات در دوران پروتروزوئیک، درک ما را از چگونگی تکامل یوکاریوت‌های اولیه – نیاکان حیوانات، گیاهان و قارچ‌های امروزی – افزایش می‌دهد.

این پژوهش همچنین نشان می‌دهد که موجودات زنده و محیط زیست زمین چگونه طی میلیاردها سال به‌طور پیچیده و متقابل بر یکدیگر تأثیر گذاشتند.

با گسترش جدول زمانی تاریخ حیات، این تحقیق چارچوبی دقیق برای بررسی سؤالات بی‌پاسخ درباره گذشته باستانی زمین ارائه می‌دهد.

این مطالعه به ما کمک می‌کند ببینیم چگونه رویدادهایی که میلیاردها سال پیش رخ داده‌اند، سیاره و حیات را به شکل امروزی آن درآورده‌اند.

این پژوهش در مجله Science منتشر شده است.

ترجمه مجله علمی کازمولوژی 

Instagram.com/cozmology 

t.me/cozmology