تشير أدلة الأحفوريات إلى وجود خلايا مشابهة للخلايا الحالية في مواقعين مختلفتين.
مقدمة
لا يمكن المبالغة في القول بأن أهم حدث في تاريخ الأرض هو تطور عملية التمثيل الضوئي. فالقدرة على استخلاص الطاقة من الضوء حررت الحياة من الحاجة إلى البحث عن طاقة في بيئتها. وبفضل هذه القدرة الجديدة، نمت الحياة في تعقيدها واجتاحت بيئات جديدة، مع إعادة تشكيل الأرض في النهاية.
ما هي الثايلاكويدات؟
تعتمد هذه الدراسة على تحديد هياكل تسمى غشاء الثايلاكويدات. وهي عبارة عن مجموعات من الأغشية على شكل أقراص تزيد من المساحة السطحية داخل الخلية التي يمكن أن تستضيف مجمعات البروتينات التمثيل الضوئي. ليس لدى جميع السيانوبكتيريا الحالية غشاء الثايلاكويدات، ولكنها موجودة في الكلوروبلاستات في خلايا النباتات.
الأدلة الأحفورية
للبحث عن الثايلاكويدات، حصل الباحثون على هياكل صغيرة تشبه الخلايا من صخور رسوبية في عدة مواقع. قاموا بعمل أقسام فائقة الرقة لهذه الصخور ثم أجروا الميكروسكوب الإلكتروني لتحليل بعض التفاصيل في داخل الخلايا. وهذا سمح لهم برصد ملامح تبلغ عرضها عشرات من نانومترات فقط.
وجدت الدراسة وجود خلايا في موقعين تحتوي على غشاء داخلي متعدد الطبقات وهو خاص بالثايلاكويدات. وهما تشكيلة ماكديرموت في أستراليا وتشكيلة غراسي باي في كندا القطبية. وتعود الأخيرة إلى ما يزيد عن مليار سنة، وهو أقدم بكثير من أي دليل سابق على الثايلاكويدات. ولكن تشكيلة ماكديرموت تعود إلى ما يزيد عن 1.7 مليار سنة، مما يعني أن الأدلة الأحفورية لهذه الهياكل تعود الآن إلى 1.2 مليار سنة قبل ذلك.
في الوقت نفسه، لا توجد دلائل على وجود غشاء الثايلاكويدات في أحفورة سيانوبكتيريا في جمهورية الكونغو الديمقراطية التي تعود إلى مليار سنة. كما هو معروف، لا تزال هناك أنواع من السيانوبكتيريا حتى اليوم تفتقر إلى هذه الهياكل، لذا يبدو أن هذه السلالات كانت منفصلة لفترة طويلة.
العودة إلى الماضي
على الرغم من أهميتها الخاصة، فإن النتائج تعتبر مهمة بشكل رئيسي بسبب آثارها. تشير البيانات الجزيئية إلى أن الانقسام بين مجموعتي السيانوبكتيريا – ذات الثايلاكويدات وذات الغشاء الداخلي – يعود إلى فترة أقدم. كما توجد بعض الاقتراحات بأن تطور غشاء الثايلاكويدات أعطى التمثيل الضوئي الدفعة اللازمة لإطلاق حدث الأكسجنة الكبيرة، حيث ارتفعت مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي بشكل كبير لأول مرة.
من خلال إظهار إمكانية تحديد غشاء الثايلاكويدات على الرغم من العمر الهائل، يوفر الباحثون وراء هذا العمل دافعًا قويًا للتحقق من وجودها في فترة الأحداث التطورية الرئيسية. قد تلحق الأدلة الأحفورية في نهاية المطاف بالأدلة الجينية والكيميائية عندما يتعلق الأمر بتطور عملية التمثيل الضوئي.
المصدر: Nature، 2024. DOI: 10.1038/s41586-023-06896-7
تعليقات القراء: 24
جون تيمر
جون هو محرر العلوم في Ars Technica. حاصل على درجة البكالوريوس في الكيمياء الحيوية من جامعة كولومبيا، ودكتوراه في الأحياء الجزيئية والخلوية من جامعة كاليفورنيا، بيركلي. عندما يبتعد عن لوحة المفاتيح، يميل إلى البحث عن دراجة هوائية أو موقع طبيعي جميل للتواصل مع حذائه الطبيعي.
اترك تعليقاً