الجدول الزمني لتطور الحياة يمتد إلى ما يقرب من 1.5 مليار سنة

إذا كان العالم كله مسرحًا، وكل الأنواع مجرد ممثلين، فيمكننا أن نجد مخارجها ومداخلها في السجل الصخري.

يسلط هذا المنظور الشعري الضوء على التطور المستمر وتكشف تاريخ الحياة، وهي قصة محفورة في الحفريات وطبقات الرواسب التي توجد فيها.

وقد قام تحليل حديث أجرته جامعة فرجينيا للتكنولوجيا بتوسيع نطاق هذه الرواية إلى ما يقرب من ملياري عام، مما يوفر صورة أكثر اكتمالاً عن أصل الحياة وتنوعها وانقراضها.

توسيع مخطط الحياة

لقد سجلت الأدلة الأحفورية معالم تطورية بارزة على مدى نصف المليار سنة الماضية، لكن الباحثين دفعوا هذا الجدول الزمني الآن إلى أبعد من ذلك.

وتوسع الدراسة، التي قادها عالم الجيولوجيا في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا شوهاي شياو، فهمنا للحياة القديمة إلى العصر البروتيروزوي، الذي يمتد من 2500 مليون إلى 539 مليون سنة.

نُشرت الدراسة في مجلة Science .

خلال هذه الحقبة، كانت أشكال الحياة أصغر حجمًا وأكثر ليونة، مثل الإسفنج البحري الذي لا يحتوي على هياكل معدنية، والذي كان أقل عرضة لترك آثار أحفورية.

وقال شياو “هذا هو التحليل الأكثر شمولاً وحداثة لهذه الفترة حتى الآن، والأهم من ذلك أننا استخدمنا برنامج ارتباط رسومي سمح لنا بتحقيق دقة زمنية أكبر”.

تقدم النتائج التي توصل إليها الفريق تحليلاً عالي الدقة للتنوع العالمي وتطور الحياة في حقبة البروتيروزوي، ويقدم هذا الرسم البياني الآن رؤى قيمة حول كيفية تطور قصة الحياة خلال هذه الفترة الشاسعة.

فهم الحياة البدائية – الأساسيات

خلال الدهر البدائي، الذي دام من حوالي 2.5 مليار إلى 541 مليون سنة مضت، كانت الحياة على الأرض بسيطة ومجهرية في الغالب، تخيل كائنات حية وحيدة الخلية مثل البكتيريا والطحالب تسبح في المحيطات.

لعبت هذه الأشكال المبكرة من الحياة دورًا كبيرًا في تشكيل كوكبنا. على سبيل المثال، أنتجت الأكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي، والتي ملأت الغلاف الجوي تدريجيًا وجعلت من الممكن تطور حياة أكثر تعقيدًا في وقت لاحق.

في منتصف حقبة البروتيروزوي، ظهرت خلايا أكثر تقدمًا تُسمى حقيقيات النوى، هذه الخلايا هي اللبنات الأساسية لجميع النباتات والحيوانات اليوم، وتتميز بوجود نواة وهياكل متخصصة أخرى داخلها.

مع تقدم الدهر البدائي، بدأت الحياة تصبح أكثر إثارة للاهتمام. وبحلول نهاية هذا الوقت، بدأت بعض هذه الخلايا حقيقية النواة في تكوين كائنات متعددة الخلايا بسيطة، مما وضع الأساس للتنوع المذهل للحياة الذي نراه اليوم.

تظهر الحفريات التي تعود إلى هذا العصر أولى علامات وجود مستعمرات صغيرة من الخلايا والكائنات البحرية البسيطة.

ورغم أن الحياة كانت لا تزال محصورة في المحيطات في أغلبها، فإن هذه الابتكارات المبكرة مهدت الطريق لانفجار الحياة الذي حدث في العصر التالي، وهو العصر الفانروزوي.

تطور الكائنات البحرية حقيقية النواة في حقبة البدائيات

قام شياو وفريقه بدراسة تطور حقيقيات النوى البحرية القديمة، وهي كائنات حية تحتوي خلاياها على نواة.

كانت هذه الكائنات حقيقية النواة المبكرة هي أسلاف الحيوانات والنباتات والفطريات، وبالتالي مهدت الطريق للحياة المعقدة على الأرض.

وجد الباحثون، أن الكائنات حقيقية النواة ظهرت لأول مرة منذ 1.8 مليار سنة على الأقل، وعلى مدى المليار سنة التالية، والتي يطلق عليها غالبًا “المليار الممل”، لم يتغير الكثير.

تطورت الأنواع ببطء، وظل التنوع مستقرا، مع ظهور عدد قليل من الأنواع الجديدة أو انقراض أنواع قديمة.

انتهت هذه الفترة الهادئة في نهاية المطاف حيث شهدت الأرض تغيرات دراماتيكية، أدت التحولات في البيئة والتطور بعد ذلك إلى زيادة التنوع ومهدت الطريق لتطور النظم البيئية المعقدة التي نعرفها اليوم.

تأثير كرة الثلج الأرضية على تطور الحياة

بين 720 مليون و635 مليون سنة مضت، شهد كوكب الأرض عصرين جليديين شديدين على الأقل، والمعروفين باسم أحداث كرة الثلج الأرضية، وقد أدت هذه التجلدات العالمية إلى غمر الأرض بطبقة جليدية، وإعادة تشكيل مسار الحياة .

وأوضح شياو، أن “العصور الجليدية كانت عاملاً رئيسياً في إعادة ضبط المسار التطوري من حيث التنوع والديناميكيات، ونحن نرى تحولاً سريعاً للأنواع حقيقية النواة مباشرة بعد التجلد، وهذا اكتشاف مهم”.

وعندما ذاب الجليد، ارتفعت وتيرة النشاط التطوري، مما شكل نهاية “المليار الممل” وبداية عصر أكثر ديناميكية للتنوع البيولوجي.

أسئلة أكثر من الإجابات

تثير دراسة تطور حقيقيات النوى أسئلة مهمة حول كيفية تأثير القوى البيئية والتطورية على تطور الحياة على الأرض.

على سبيل المثال، لماذا ظل تطور حقيقيات النوى بطيئا ومستقرا إلى هذا الحد خلال فترة “المليار الممل”، وهي الفترة التي تميزت بانخفاض معدل دوران الأنواع؟

ما هو الذي أدى إلى التغيرات التطورية السريعة بعد أحداث الأرض الكرة الثلجية ، عندما ذاب الكوكب من التجمد الشديد؟

وتشمل العوامل الرئيسية قيد الدراسة ما إذا كانت التغيرات في المناخ وارتفاع مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي لعبت دورا في تسريع التطور.

بالإضافة إلى ذلك، يتساءل العلماء عما إذا كانت المنافسة والتفاعلات بين الكائنات الحية قد خلقت “سباق تسلح تطوري”، مما دفع الأنواع إلى التطور بشكل أسرع.

وبحسب شياو، فإن النتائج التي توصل إليها الفريق تشكل الأساس لأبحاث مستقبلية.

ومن خلال تحليل الأنماط التي كشفت عنها هذه الدراسة، يمكن للعلماء التعمق أكثر في العلاقة المعقدة بين البيئات المتغيرة على الأرض وتطور الحياة.

منظور جديد لتطور الحياة

دراسة حياة البدائيات تعزز فهمنا لكيفية تطور حقيقيات النوى المبكرة – أسلاف الحيوانات والنباتات والفطريات الحديثة.

ويكشف البحث أيضًا عن كيفية تأثير الكائنات الحية وبيئة الأرض على بعضها البعض بطرق معقدة ومترابطة على مدى مليارات السنين.

من خلال توسيع الجدول الزمني لتاريخ الحياة، يمنح هذا البحث العلماء إطارًا تفصيليًا لاستكشاف الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها حول ماضي الأرض القديم، ويساعدنا ذلك على رؤية كيف شكلت الأحداث التي وقعت منذ مليارات السنين الكوكب والحياة كما نعرفها اليوم.