حیات چگونه از «زمین گلولهبرفی» جان سالم به در برد؟
بيگ بنگ/ حيات از زماني که در اين تيلۀ آبي شکل گرفت با چالشهاي بسياري روبرو شد؛ بارها و بارها ظاهراً به نقطۀ پايان رسيده و تنها با توان شگفتانگيزي بازگشته است. اما محققان سرانجام فهميدند که موجودات ِ زنده چگونه توانستند از رويداد يخبندان عظيم که به دورۀ کريوژنين معروف است، جان سالم به در ببرند. همانطور که مشخص است، اين زمينِ گلولهبرفي از ۷۲۰ تا ۶۳۵ ميليون سال قبل ادامه داشته است. شما فکر ميکنيد لايهاي از يخ روي اقيانوس بوده که تأمين اکسيژن را قطع ميکرده و مانع از حرکت رو به جلوي حيات حيوانات ميشده؛ اما شواهد فسيلي نشان ميدهد که اصلا اينگونه نبوده است. در عوض، حيات زنده مانده و سپس در بيداريِ زمين گلولهبرفي شکوفا شده است. طبق تحقيقات جديد، اين امر امکانپذير بوده زيرا برف آب حاصل از يخچالهاي طبيعي، تودههاي اکسيژني را در اقيانوسها توليد ميکردند. در اين ناحيههاي کوچک در صحرا که منبع آب و پوشش گياهي دارد، حياتِ شيمياييسنتزي توانسته منتظر بماند تا عصر يخبندان پديدار شود و از طرف ديگر ادامه يابد. ماکسول لچت از دانشگاه مکگيل کانادا، گفت: «شواهد نشان ميدهد اگرچه بسياري از اقيانوسها در طول يخزدگيِ عميق، به دليل کمبود اکسيژن غيرقابل سکونت بودند، اما در مناطقي که ورقههاي يخ زميني شروع به شناور شدن ميکردند منبع مهمي از برف آبِ اکسيژنه وجود داشته است. اين روند را ميتوان با چيزي که ما به آن «پمپ اکسيژن يخبنداني» ميگوييم توضيح دهيم؛ اين فرايند نشان مي دهد: حبابهاي هوايي که در يخها به دام افتادهاند با ذوب شدن وارد آب شده و آب را پر از اکسيژن ميکردند.» اگرچه شواهد فسيلي متعلق به آن زمان به شدت پراکنده است، اما آثار زمينشناسي فراواني وجود دارد. رسوبات کف دريا، به ويژه رسوباتي که غني از آهن هستند، به لچت و همکارانش اين امکان را داد که سطوح اکسيژنرساني را بازسازي کنند. پيش از اين تصور ميشد که حيات حتماً به طريقي در حوضچههاي برف آب روي سطح زمين حفظ شده، اما يافتههاي اين تيم چيز ديگري ميگويد. اين محققان سازندهاي آهن در سه قاره را مورد مطالعه قرار دادند: سازند Chuos در ناميبيا، سازند Subgroup Yudnamutana در استراليا، و سازند Kingston Peak در ايالات متحده. به طور کلي، نسبتهاي ايزوتوپ آهن و ناهنجاريهاي سريوم محيطهاي يخيدريايي نشان ميدهد که آبهاي آن زمان به شدت فقر اکسيژن داشتند- اما هرچه به خط زميني يخبندان نزديکتر شويم رسوبات اکسيدهتر ميشوند. اگر فرض را بر اين بگذاريم که هر نوع “حيات يوکاريوتي” در آن آبهاي هواده زندگي ميکردند، بنابراين براي زنده ماندن نيز به غذا احتياج داشتند. آهن سرنخي براي اين موضوع است. ميدانيم که آب دريا غني از آهن محلول است و ميدانيم که امروزه باکتريهاي شيميوتروفيک وجود دارند که انرژي خود را از اکسيداسيون آهن ِ محلول به دست ميآورند و هنگامي که انرژي خود را به دست آوردند اکسيدهاي آهن را دور ميريزند. بنابراين رسوبات اکسيدهشده در اطراف خط زميني يخي، ميتواند توسط باکتريهاي درياييِ اکسيدکنندۀ آهن که در آبِ اکسيژنه جذب و شکوفا شدهاند، به وجود آمده باشد. هيچ اثبات ِ محکم ديگري از اين رويداد نداريم، اما اين يک نظريه معتبر است که با شواهد منطبق است؛ در ضمن معضلات مربوط به زمين گلولهبرفي را به شکل تميز و سادهاي حل ميکند. گالن هالورسون، دانشمند زمين از دانشگاه مکگيل، بيان داشت: «اين تحقيق نه تنها توضيحي در مورد چگونگي زنده ماندن حيوانات اوليه از يخبندان جهاني ارائه ميدهد، بلکه بازگشت رسوبات آهن در شواهد زمينشناسي، پس از غيبتي يک ميليارد ساله، را نيز توضيح ميدهد.» به تحقيقات بيشتري نياز داريم تا بفهميم که اين محيطها چگونه توانستند شبکه غذايي را حفظ کنند. اکوسيستمهاي يخي و اکوسيستمهايي در مناطق قطبيِ يخزده وجود دارد که از تنوع شگفتانگيز حيات امروز حمايت ميکند؛ محققان ميگويند اينها موضوعات خوبي براي تحقيقات آينده است. اين تحقيق در PNAS منتشر شده است.