دانشمندان در هند به شواهدی دست یافتهاند که میتواند یکی از محکمترین مدارک از وجود حیات در زمین اولیه باشد. تیمی بینالمللی موفق شده است یک سنگ بسیار قدیمی حاوی کربن با منشأ زیستی را مستقیماً تاریخگذاری کند؛ سنگی که سن آن حدود ۳.۵ میلیارد سال برآورد شده است.
این نمونه از منطقه Singhbhum Craton در شرق هند به دست آمده؛ یکی از قدیمیترین بخشهای باقیمانده پوسته قارهای زمین.
نتایج پژوهش در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences یا PNAS منتشر شده و پژوهشگران میگویند این نمونه، تا جایی که میدانند، قدیمیترین سنگ مستقیماً تاریخگذاریشدهای است که یک زیستنشانگر تأییدشده در خود دارد.
دانشمندان دقیقاً چه چیزی پیدا کردند؟
پژوهشگران یک لایه باستانی از سنگ چرت را بررسی کردند؛ سنگی سیلیسی و ریزدانه که داخل آن نوارهای متناوبی از مواد سیلیسی و کربنی دیده میشود.
این الگوها شباهت زیادی به بقایای «تشکهای میکروبی» دارند؛ ساختارهایی لایهای که توسط اجتماعاتی از میکروارگانیسمهای بسیار ساده، مانند باکتریها و آرکیها، ایجاد میشوند.
در سنگ مورد بررسی، مواد کربنی در قالب لایههای بسیار نازک در ماتریس سنگ و همچنین در برخی رگههای کوارتز دیده شدهاند.
اما وجود کربن بهتنهایی برای اثبات حیات کافی نیست؛ زیرا کربن میتواند از فرایندهای غیرزیستی نیز به وجود آمده باشد.
ایزوتوپهای کربن چه میگویند؟
برای بررسی منشأ کربن، پژوهشگران نسبت ایزوتوپهای کربن را اندازهگیری کردند.
نتایج نشان داد ماده کربنی نمونه مقدار δ13C حدود منفی ۳۰.۹ در هزار دارد؛ مقداری که با فرایندهای زیستی تثبیت کربن سازگار است.
به بیان ساده، این امضای ایزوتوپی شباهت بیشتری به کربنی دارد که توسط موجودات زنده پردازش شده تا کربنی که صرفاً در نتیجه فعالیتهای زمینشناسی یا آتشفشانی ایجاد شده باشد.
پژوهشگران همچنین از طیفسنجی رامان برای بررسی وضعیت کربن استفاده کردند و دریافتند بخش زیادی از آن همچنان به شکل کرژن نسبتاً کمنظم حفظ شده است.
تاریخگذاری مستقیم با زیرکن
اهمیت اصلی پژوهش در روش تاریخگذاری آن است.
در بسیاری از ادعاهای مربوط به حیات بسیار باستانی، دانشمندان سن لایههای اطراف نمونه را اندازهگیری میکنند و سپس سن آثار زیستی را از همان دادهها استنباط میکنند.
اما در این پژوهش، بلورهای زیرکن موجود در همان سنگ بررسی شدند.
با استفاده از روش تاریخگذاری اورانیوم-سرب، سن زیرکنها حدود ۳۴۹۷ ± ۵ میلیون سال به دست آمد.
پژوهشگران این عدد را سن رسوبگذاری سنگ تفسیر کردهاند و معتقدند زیرکنها همزمان با فعالیتهای آتشفشانی و تشکیل لایههای رسوبی وارد محیط شدهاند.
در نتیجه، سن سنگ و ماده کربنی موجود در آن را میتوان مستقیماً به یکدیگر مرتبط کرد.
چرا این کشف مهم است؟
دانشمندان مدتهاست شواهدی از حیات بسیار قدیمی روی زمین پیدا کردهاند.
برخی نمونهها در گرینلند، آفریقای جنوبی و غرب استرالیا حتی به ۳.۷ یا ۳.۸ میلیارد سال پیش نسبت داده شدهاند.
اما بخش مهمی از بحث علمی درباره این نمونهها به این برمیگردد که آیا مواد کربنی و ساختارهای مشاهدهشده واقعاً منشأ زیستی دارند یا در طول میلیاردها سال تحتتأثیر گرما، فشار و فرایندهای زمینشناسی تغییر کردهاند.
نمونه جدید از این جهت اهمیت دارد که هم شواهد ایزوتوپی به نفع منشأ زیستی دارد و هم سن آن با مواد معدنی موجود در همان سنگ بهصورت مستقیم تعیین شده است.
آیا این یعنی قدیمیترین حیات زمین پیدا شده است؟
نه لزوماً.
این پژوهش یکی از قویترین شواهد مستقیم برای حیات در حدود ۳.۵ میلیارد سال پیش محسوب میشود، اما لزوماً ثابت نمیکند که حیات دقیقاً در همین زمان آغاز شده است.
درواقع، اگر یک جامعه میکروبی در ۳.۵ میلیارد سال پیش وجود داشته و متابولیسم نسبتاً پیچیدهای داشته باشد، احتمالاً پیدایش نخستین اشکال حیات به زمانی حتی قدیمیتر برمیگردد.
برخی شواهد مورد مناقشه، آغاز حیات را حتی تا حدود ۴ میلیارد سال پیش عقب میبرند.
نشانهای از متابولیسم نسبتاً پیشرفته
ترکیب ایزوتوپی کربن در این سنگ با سازوکارهای زیستی نسبتاً پیشرفته تثبیت کربن سازگار است.
پژوهشگران حتی احتمال میدهند چنین دادههایی با مسیرهای متابولیکی شبیه چرخه کالوین سازگار باشند؛ سازوکاری که موجودات زنده برای تبدیل دیاکسیدکربن به ترکیبات آلی از آن استفاده میکنند.
اگر این تفسیر در مطالعات بعدی نیز تأیید شود، نشان میدهد تا ۳.۵ میلیارد سال پیش حیات روی زمین فقط وجود نداشته، بلکه ممکن است از نظر متابولیکی نیز نسبتاً پیچیده شده باشد.
هنوز نیاز به تأیید مستقل وجود دارد
مانند تمام ادعاهای مربوط به نخستین نشانههای حیات، این یافته نیز احتمالاً با بررسیهای مستقل بیشتری روبهرو خواهد شد.
پژوهشگران دیگر باید تأیید کنند که زیرکنها واقعاً زمان رسوبگذاری سنگ را ثبت کردهاند و کربن موجود در نمونه نیز در دورههای بعدی وارد سنگ نشده است.
بااینحال، ترکیب تاریخگذاری مستقیم، دادههای ایزوتوپی و ساختار لایهای سنگ باعث شده این نمونه به یکی از مهمترین شواهد جدید درباره حیات در زمین اولیه تبدیل شود.
این کشف همچنین یک پیام بزرگتر دارد: تنها حدود یک میلیارد سال پس از شکلگیری زمین، سیاره ما ظاهراً میزبان جوامع میکروبی بوده است.
هرچه شواهد قدیمیتر و دقیقتری پیدا شود، این پرسش جدیتر میشود که حیات پس از مناسبشدن شرایط زمین، با چه سرعتی توانسته شکل بگیرد.
