هل النترات مسؤولة عن الطحالب والزهور وحتى جيرانك ؟ اكتشف فريق من علماء الجيولوجيا أدلة قد تشير إلى ان ذلك صحيح .
هل النترات مسؤولة عن الطحالب والزهور وحتى جيرانك ؟
اكتشف فريق من علماء الجيولوجيا بجامعة فرجينيا للتكنولوجيا أدلة قد تشير إلى إلى ان ذلك صحيح .
كشفت نتائج الفريق ، التي نُشرت مؤخرًا في Science Advances ، عن زيادة في النيتروجين المتاح بيولوجيًا خلال الوقت الذي أصبحت فيه حقيقيات النوى البحرية - الكائنات التي تحتوي خلاياها على نواة - هي المهيمنة. تطورت الخلايا حقيقية النواة المعقدة إلى كائنات متعددة الخلايا ويُعزى إليها الفضل في دخول حقبة جديدة تمامًا للحياة على الأرض ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات والفطريات .
قال بن جيل ، الأستاذ المشارك في الكيمياء الجيولوجية الرسوبية والمؤلف المشارك في الورقة : "المكان الذي نجلس فيه اليوم ، مع الحياة كما هي على هذا الكوكب ، هو مجموع كل الأحداث التي حدثت في الماضي". "وهذا حدث رئيسي حيث ننتقل من النظم البيئية بدائية النواة المهيمنة - الخلايا التي هي أبسط بكثير من تلك الموجودة في أجسامنا - إلى حقيقيات النوى . لو لم يحدث ذلك ، لما كنا هنا اليوم ."
ركزت الأبحاث السابقة على دور الفوسفور في ظهور حقيقيات النوى ، لكن جونياو كانغ ، طالب الدكتوراه في قسم علوم الأرض والمؤلف الرئيسي للورقة ، كان مهتمًا بالدور الذي يلعبه النيتروجين في هذا الحدث .
قال كانغ: "هذه البيانات فريدة من نوعها لأن بيانات نظائر النيتروجين غير موجودة فعليًا من الفترة الزمنية المبكرة للنيوبروتيروزويك ، أو ما بين مليار و 800 مليون سنة مضت".
بالتعاون مع جامعة نانجينغ في ناجينج بالصين ، أمضى كانغ عامين في العمل لفهم ما دفع صعود حقيقيات النوى من خلال تحليل نظائر النيتروجين لعينات صخرية من شمال الصين كراتون . موطن الصخور التي يعود تاريخها إلى 3.8 مليار سنة ، كانت المنطقة ذات يوم مغطاة بالمحيط .
قال شوهاي شياو ، أستاذ علم الأحياء الجيولوجي وأحد مؤلفي الورقة البحثية : "كانت لدينا بعض الأفكار التقريبية حول الوقت الذي أصبحت فيه حقيقيات النوى ناجحة بيئيًا" . "لقد ظلت هناك لفترة طويلة في وضع منخفض المستوى حتى حوالي 820 مليون سنة ، عندما أصبحوا كُثُراً ."
قرر كانغ أنه يريد معرفة السبب . أخذ البيانات من عينات الصخور ، وأدخلها في قاعدة بيانات أكبر ، وحللها عبر نطاق زمني أطول امتد إلى مواقع جغرافية مختلفة .
قال كانغ: "بمجرد قيامنا بهذا النوع من التكامل ووضعه في صورة كبيرة ، رأينا ارتفاع النترات عبر الزمن ، وهو ما حدث منذ حوالي 800 مليون سنة" .
تعاون قوي
كان النهج التعاوني الدولي مفتاحًا لربط هذه البيانات الجديدة بالأحداث البيولوجية ، ولا سيما ظهور حقيقيات النوى .
قدم جيل وراشيل ريد ، وهو أيضًا عالِم في الكيمياء الجيولوجية بكلية العلوم ومؤلف مشارك للورقة ، تحليلات نقدية من خلال الموارد ، بما في ذلك مقياس الطيف الكتلي في مختبر النظائر المستقرة في علوم الأرض في Virginia Tech. يسمح محلل العناصر المقترن بمطياف الكتلة للباحثين باستخراج غاز النيتروجين النقي من العينات لتحليلها .
جيل متخصص في إعادة بناء الدورات الكيميائية الحالية والسابقة على كوكبنا . يتعاون مع علماء الحفريات لدراسة سجل الحياة المحفوظة في السجل الجيولوجي ويفحص العوامل البيئية المحتملة التي قد تكون قد مكنت من إحداث تغييرات في الحياة عبر التاريخ .
كان لدى ريد ، التي تركز أبحاثها بشكل عام على الأحداث الأخيرة على الأرض ، فرصة خاصة لتقديم خبرتها في نظائر النيتروجين لهذه الحفريات القديمة .
كان Feifei Zhang ، عالِم الكيمياء الجيولوجية بجامعة نانجينغ ، رابع مؤلف مشارك للورقة . قدم زانغ رؤى حول كمية الأكسجين التي كانت ستتاح في المحيطات خلال الوقت الذي زادت فيه النترات بكثرة .
الماضي، الحاضر و المستقبل
قال شياو ، الذي ساعد في التنقيب عن بعض أقدم الأحافير من جميع أنحاء العالم ودراستها ، إن هذا النوع من الدراسة يمنحه الأمل في الاكتشافات المستقبلية. يتطلع أعضاء الفريق إلى التعاون مع وكالة ناسا بشأن المنح المستقبلية ، مثل برنامج علم الأحياء الخارجية الذي يدعم أبحاثهم الحالية.
كما ينسب الفضل إلى مكتبات الجامعة في Virginia Tech لدعمها لمنشورات الوصول المفتوح ، مثل Science Advances ، لتوفير مجموعة مختارة من الأبحاث ، متاحة مجانًا للقراء.
قال شياو: "يمكننا ربط النقاط من تركيبات نظائر النيتروجين في الماضي القديم ثم الانتقال إلى الخطوة التالية واستنتاج كمية النترات المتاحة للكائنات". "ثم نربط ذلك ببيانات الحفريات لإظهار أن هناك علاقة."
في حين أن المحيطات القديمة قد ولت منذ زمن بعيد ، فإن ما حدث في المحيطات القديمة تم تسجيله في الصخور ، ودراسة هذه الصخور توفر رابطًا من تاريخ الأرض إلى الحاضر والمستقبل.
قال شياو: "ينظر الجيولوجيون إلى الصخور لنفس السبب الذي يجعل تجار الأسهم ينظرون إلى منحنى داو جونز عندما يتخذون قرارات لبيع أو شراء الأسهم. يمنحنا التاريخ الجيولوجي المكتوب بالصخور سياقًا مهمًا حول التغيرات العالمية في المستقبل".
المصدر