نظریه جدیدی از انقلاب اکسیژن در زمین – اخبار


محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) نظریه جدیدی را برای توضیح انقلاب بزرگ اکسیژن زمین یا انقلاب اکسیژن زمین ارائه کرده اند که مهمترین تغییر در تاریخ این سیاره را آشکار می کند.

محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) نظریه جدیدی را ارائه کرده اند تا چگونگی تجمع اکسیژن در جو زمین را توضیح دهند.

میلیاردها سال قبل از تولد اولین انسان، جو زمین فاقد اکسیژن مورد نیاز ما برای بقا بود و برخی از موجودات میکروبی از فتوسنتز برای تولید مقداری اکسیژن استفاده کردند. با این حال، میزان اکسیژن تولید شده برای پشتیبانی از بسیاری از اشکال حیات کافی نبود و حدود ۲.۳ میلیارد سال پیش، سطح اکسیژن در جو زمین شروع به افزایش یافت، اما علل آن هنوز ناشناخته است.

رویداد بزرگ تحویل اکسیژن (GOE)

در اوایل تاریخ زمین، تولید کنندگان و مصرف کنندگان اکسیژن سیاره تعادل را حفظ کردند تا اکسیژن کمی در جو باقی بماند. با این حال، دو رویداد در طول دوره پالئوپروتروزوییک و نئوپروتروزوییک رخ داد که در آن سطوح اکسیژن از سطوح پایین به سطوح بسیار بالاتر در زمین امروزی افزایش یافت.

رویداد بزرگ اکسیژن یا «انقلاب اکسیژن» پدیده تشکیل گاز اکسیژن در جو زمین توسط عوامل بیولوژیکی است.

مطالعات زمین شناسی، شیمیایی و ایزوتوپی این دگرگونی بزرگ را نزدیک به دو میلیارد و سیصد میلیون سال نشان می دهد. حدود ۲۰۰ میلیون سال از پیدایش سیانوباکتری ها می گذرد و آنها از طریق فرآیند فتوسنتز به آزادسازی اکسیژن می پردازند، اما قبل از شروع این رویداد بزرگ، تمام اکسیژن از طریق مواد آلی و آهن محلول در محیط و احتمالاً آزاد می شود. از طریق هیدروژن موجود در جو دوباره جذب شد. به تدریج اشباع شدن این توانایی ها منجر به افزایش ورود و تجمع اکسیژن در جو زمین و آغاز این رویداد بزرگ شد.

اکسیژن می تواند برای اندام های بی هوازی و بی هوازی اجباری سمی یا حتی کشنده باشد. این رویداد موجودات بی هوازی را از بین برد، بنابراین در یک نگاه می توان گفت که سیانوباکتری ها مسئول یکی از بزرگترین انقراض ها در تاریخ زمین بوده اند. از سوی دیگر، اکسیژن آزاد موجود در هوا در تماس با متان، یک گاز گلخانه‌ای، باعث ایجاد «یخبندان هورونیک» شد که احتمالاً بزرگترین یخبندان در تاریخ زمین بود. در نهایت، فسفوریلاسیون اکسیداتیو و اندام های هوازی بود که با تکامل و مصرف اکسیژن، تعادلی را ایجاد کرد که تا به امروز ادامه دارد. این پدیده و همچنین سایر پدیده های بیولوژیکی باعث شگفتی دوچندان دانشمندان در مورد منشأ این سیاره زمینی شد.

دوره «پیش از تاریخ باستان» یک دوره زمین شناسی است که به آغاز دوران پیش از تاریخ باز می گردد. تاریخ باستان به زمانی برمی گردد که قاره ها برای اولین بار ایجاد شدند. پالئوشیمی بین ۲.۵ تا ۱.۶ میلیارد سال پیش متغیر بود.

شواهد حاکی از آن است که حدود ۱.۸ میلیارد سال پیش، به دلیل سرعت چرخش متفاوت زمین، هر سال زمین حدود ۴۵۰ روز ۲۰ ساعته داشته است.

موجودات زنده باید بتوانند بدون اکسیژن زندگی کنند قبل از اینکه اکسیژن وارد اتمسفر زمین شود و در آن افزایش یابد و دگرگونی حیات به شکلی از تنفس سلولی بستگی دارد که به اکسیژن نیاز ندارد. این موجودات را اندام های بی هوازی می نامند. اکسیژن برای آنها سمی است و بیشتر این موجودات پس از رویداد بزرگ اکسیژن منقرض شدند. منشاء گروه زنده یوکاریوت های تاجی، اجداد یوکاریوت های مدرن، به دوران ماقبل تاریخ باز می گردد.

ماقبل تاریخ جدید را پیش از تاریخ متأخر نیز می‌گویند. تنوع زیستی جدید از ۱ میلیارد سال پیش تا ۵۴۱ میلیون سال پیش را پوشش می دهد و شامل سه دوره “تونین” (۱ میلیارد تا ۸۵۰ میلیون سال پیش)، “کرایوژنین” (۸۵۰ تا ۶۳۰ میلیون سال پیش) و “آدیاکاران” (Adiakaran) می شود. ۶۳۵) ۵۴۱ سال پیش). میلیون سال پیش).

قوی ترین یخبندان ثبت شده در زمین شناسی در دوره سرمازایی رخ داد، زمانی که ورقه های یخ به خط استوا رسیدند و ممکن است یک گلوله برفی را تشکیل دهند. اولین فسیل های جانوری در دوران ادیاک پیدا شد که شامل موجودات چندشکلی می شود.

گرگوری فورنیه، دانشیار ژئوبیولوژی در گروه زمین، جو و سیاره در MIT، و همکارانش معتقدند که این جهش ها در سطح اکسیژن نتیجه تغییرات تدریجی نبوده است. در عوض، یک حلقه بازخورد مثبت در اقیانوس ها فعال شد.

به گفته فورنیه و تیمش، کربن آلی، که به عنوان اکسیداسیون نیز شناخته می‌شود، در شرایط عادی اکسیژن مصرف می‌کند و ممکن است در این دوره‌ها در دسترس مصرف‌کنندگان نباشد و در نتیجه اکسیژن تجمع پیدا کند. از آنجایی که حیات در اقیانوس ها وجود دارد، محققان میکروب ها و مواد معدنی دریایی را در رسوبات اقیانوس ها بررسی کردند تا مشخص کنند که آیا چنین وضعیتی وجود دارد یا خیر.

آنها فرض کردند که اگر میکروب‌های موجود در این محیط‌ها بتوانند ماده آلی را تا حدی اکسید کنند، ماده آلی نیمه اکسید شده (POOM) به فلزات متصل می‌شود به گونه‌ای که از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری می‌کند و اکسیژنی که در این فرآیند استفاده نمی‌شود، خود را پیدا می‌کند. راهی به جو

یک زندگی کوچک برای شکرگزاری

محققان برای تایید فرضیه خود، میکروارگانیسم‌ها یا میکروارگانیسم‌هایی را شناسایی کردند که می‌توانند ماده نیمه اکسیژنه آلی (POOM) تولید کنند و گروهی از باکتری‌ها به نام SAR202 را پیدا کردند که می‌توانند از آنزیمی به نام مونواکسیژناز must-Wiliger استفاده کنند. (Baeyer-Villiger monooxygenase) یا «BVMO» برای دستیابی به این امر.

با ردیابی منشا ژنتیکی آنزیم، محققان دریافتند که اجداد باکتری ها در واقع قبل از انقلاب اکسیژن وجود داشته اند. جالب اینجاست که این ژن توسط چندین نوع باکتری در دوران “طولانی ماقبل تاریخ” و همچنین در دوره های “پیش از تاریخ جدید” که سطح اکسیژن افزایش یافته بود، به دست آمد.

در حالی که این یافته ها و ارتباط بین آنها از نظریه جدید محققان MIT پشتیبانی می کند، محققان باید کارهای زیادی را برای یافتن شواهدی که آن را اثبات می کند انجام دهند.

جزئیات این نظریه در مجله Nature Communications منتشر شده است.