احتمال پیدایش حیات پیچیده روی زمین بسیار پیش‌تر از آنچه تصور می‌شد

دو نوع فسیل که هر دو در منظقه‌ی چیتراکوت هند، یافت شده‌اند؛ توسط استفان بنگستون و تیم او از موزه‌ی تاریخ طبیعی سوئد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. با به‌کارگیری دو آرایه‌ی مؤثر از تکنیک‌های تصویربرداری، محققان ویژگی‌های فیزیکی مرتبط با جلبک‌های قرمز را تشخیص دادند. این جلبک، یکی از اولین نمونه‌های حیات گیاه‌مانند با قابلیت فتوسنتز و یکی از اولین نمونه‌های حیات پیچیده روی زمین بوده‌ است. این فسیل‌ها 400 میلیون سال قدیمی‌تر از رکورددار قبلی قدیمی‌ترین فسیل گیاه‌مانند و بنابراین، بیانگر مبدأ قدیمی‌تر حیات چندسلولی پیشرفته هستند.

حیات 3.77 میلیارد سال پیش و مدت کوتاهی پس از تشکیل زمین روی سیاره‌ی ما شروع شد. یکی از مطالعات اخیر، مدرک جدیدی ارائه کرد که نشان می‌دهد ساده‌ترین شکل حیات، یعنی ارگانیزم‌های تک‌سلولی که آن‌ها را پروکاریوت‌ می‌نامند؛ احتمالا در نزدیکی منافذ هیدروترمال اعماق دریاها به وجود آمده‌ است. حیات در ساده‌ترین شکل خود برای 2.5 میلیارد سال دیگر ادامه پیدا کرد؛ هرچند اولین باکتری فتوسنتزی 3.4 میلیارد سال پیش به وجود آمد و اولین ارگانیزم‌های چندسلولی، از جمله سیانوباکتری‌های اکسیژن‌ساز، بین 2.1 تا 2.7 میلیارد سال پیش به وجود آمدند. سپس در عصر پروتروزوییک ارگانیزم‌های چندسلولی پیشرفته که یوکاریوت‌ خوانده می‌شوند، با سلول‌های تخصصی بیشتر، به وجود آمدند.

در میان این موجودات باستانی، جلبک‌های قرمز نیز وجود داشتند؛ یک گروه عمدتا دریایی از جلبک‌ها که نماینده‌ی یک شاخه‌ی ابتدایی از گیاهان هستند. آن‌ها از اولین ارگانیزم‌های گیاه‌مانند روی سیاره‌ی ما بودند که کلروپلاست‌های سبز داشتند و فتوسنتز را امکان‌پذیر می‌کردند و همچنین دیگر پیگمنت‌های جاذب نور که به جلبک‌های قرمز، ویژگی رنگ قرمز را می‌بخشند. قبل از این کشف، قدیمی‌ترین فسیل شناخته‌شده‌ی جلبک قرمز که نوع دیگری از جلبک قرمز به نام بانگیومورفا بود،1.2 میلیارد سال قدمت داشت.

بنگستون می‌گوید:

این کشف ساعت را برای رخدادهای تکاملی مهم به عقب برمی‌گرداند. یافته‌های جدید 400 میلیون سال قدیمی‌تر از بانگیومورفا و نشان‌دهنده‌ی این هستند که حیات چندسلولی پیشرفته حداقل یک میلیارد سال قبل از انفجار کامبرین به وجود آمدند؛ هنگامی‌که ارگانیزم‌های چندسلولی گوناگون شدند و نقشی مهم در اکوسیستم‌ها پیدا کردند. ما احتمالا باید زمان‌بندی پیدایش دودمان‌های مهم در درخت زندگی را مجددا ارزیابی کنیم.

احتمالا ارگانیزم‌های تک‌سلولی دیگری نیز در این زمان وجود داشته‌اند؛ اما هیچ‌یک به پیچیدگی جلبک‌ها نبوده‌اند. جلبک‌های قرمز درون بسترهای فسیل‌ سیانوباکتری که استروماتولیت‌ نامیده می‌شوند، داخل فسفریت باستانی هندی یافت شده‌اند. با استفاده از میکروسکوپ‌بینی توموگرافی مبتنی بر سنکروتون اشعه‌ی ایکس، اسکن میکروسکوپ الکترونی و دیگر تکنیک‌های اسکن، محققان ویژگی‌های سازگار با ارگانیزم‌های گیاه‌مانند را تشخیص دادند.

بنگستون می‌گوید:

ما دو نوع جلبک پیدا کردیم: رافاتازمیای نخ‌مانند؛ راماتالوس گوشتی. نوع نخ‌مانند دارای ضخامتی در حدود موی انسان است و از زنجیره‌ای از سلول‌ها، با نوعی منفذ یا گره در دیواره‌ی جداکننده‌ی سلول‌ها، تشکیل شده است. پلاکت‌های رومبویدال (چهار طرفه) مرکز هر سلول را پر کرده‌اند و به عنوان بخش‌هایی از کلروپلاست تفسیر شده‌اند.

به گفته‌ی او، فسیل‌های گوشتی در کلونی‌های پیچیده‌ای از برآمدگی‌های انگشت‌مانند رشد کرده‌اند و اینکه بافت‌های آن‌ها از رشته‌های زنجیره‌ی سلولی به‌ هم چسبیده‌ای به نام چشمه‌های سلولی تشکیل شده‌اند. به جز بعضی ترکیب‌های عجیب کروی با ماهیتی ناشناخته، هیچ ساختار داخلی دیگری تشخیص داده نشده است.

جلبک‌های نخ‌مانند هنگامی که زنده بوده‌اند، به شکل دسته‌ای از موی شناور در سطح آب اقیانوس‌های زمین ظاهر می‌شدند که احتمالا از یک سر به یکدیگر متصل بوده‌اند. نوع گوشتی شبیه توده‌ای به شکل عجیب در بسترهای میکروبی غرق در سیانوباکتری بوده‌اند. این موجودات چندسلولی اولیه در آب‌های کم عمق دریایی و زمانی که کف دریا تحت سلطه‌ی استروماتولیت‌های گرد ستون‌مانند بود، زندگی می‌کردند.

بنگستون می‌گوید:

همچون جلبک‌های امروزی، شکل‌های فسیل شده هم فتوسنتزکننده‌های مؤثری بوده‌اند که مواد ارگانیک را با استفاده از انرژی حاصل از نور خورشید تولید می‌کردند. امروزه گیاهان مسئول بیشتر فتوسنتز اکسیژن‌ساز هستند و ما در حال بررسی شروع این فرآیند حیات‌بخش هستیم. احتمالا یک میلیارد سال پس از آن طول کشیده است تا گیاهان چیره شوند.

جالب اینکه تا جایی که به تنوع زیستی مربوط است، جلبک‌های قرمز به یک نوع بن‌بست تبدیل شده بودند. تا جایی که می‌دانیم، تنها جلبک قرمز از شاخه‌ی خانوادگی جلبک‌های قرمز منشعب می‌شود. جلبک سبز که از یک نیای مشترک با جلبک قرمز منشعب شده است، به تدریج منجر به پیدایش گیاهان زمینی شد.

پیتر ویلف، دیرینه گیاه‌شناسی از دانشکده‌ی زمین‌شناسی دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا که در این مطالعه درگیر نبوده است، می‌گوید:

فسیل‌های جدید دیدنی و جالب هستند. این فسیل‌ها بدون تردید اطلاعات ارزشمند جدیدی در مورد زمان‌بندی تکامل یوکاریوت به ما می‌دهند که به شکل بالقوه‌ای رخدادهای تکاملی مهمی از صدها میلیون سال پیش را در زمان به عقب‌تر می‌برد. آن‌ها بار دیگر ثابت کردند که تنها فسیل‌ها شواهد فیزیکی موجود از تکامل حیات در طول عمر زمین‌شناسی را برای ما فراهم می‌کنند و به ما یادآوری می‌کند که بیشتر فسیل‌ها کشف نشده باقی مانده‌اند.

بنگستون و تیم وی علاقه‌مند به یافتن ردپاهای بیشتری از حیات چندسلولی در سنگ‌های سایر مناطق جهان هستند.