اكتشاف مصدر قديم للأكسجين بأعماق قشرة الأرض

قد يكون أثر على تطور الحياة قبل ظهور عملية التمثيل الضوئي

اكتشف علماء بجامعة نيوكاسل مصدرًا للأكسجين ربما يكون قد أثر على تطور الحياة قبل ظهور عملية التمثيل الضوئي.
وكشف المشروع البحثي الرائد، الذي تقوده كلية العلوم الطبيعية والبيئية بجامعة نيوكاسل، والذي نُشر بمجلة «Nature Communications»، عن آلية يمكن أن تولد بيروكسيد الهيدروجين من الصخور أثناء حركة الصدوع الجيولوجية.
وفي حين أن التركيزات العالية من بيروكسيد الهيدروجين يمكن أن تكون ضارة للحياة، فإنها يمكن أن توفر أيضًا مصدرًا مفيدًا للأكسجين للميكروبات. وقد يكون هذا المصدر الإضافي للأكسجين قد أثر على التطور المبكر، وربما حتى أصل الحياة في البيئات الحارة على الأرض المبكرة قبل تطور عملية التمثيل الضوئي، وذلك حسبما نشر موقع «phys.rog» العلمي المتخصص.
ووفق الموقع، ففي المناطق النشطة تكتونيًا، لا تؤدي حركة القشرة الأرضية إلى توليد الزلازل فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى إحداث تشققات وكسور في باطن الأرض مصطفة بأسطح صخرية شديدة التفاعل تحتوي على العديد من العيوب. كما يمكن للمياه بعد ذلك الترشيح والتفاعل مع هذه العيوب على الصخور المكسورة حديثًا.
وفي المختبر، قام طالب الماجستير جوردان ستون بمحاكاة هذه الظروف عن طريق تكسير الغرانيت والبازلت والبريدوتيت؛ أنواع الصخور التي كان من الممكن أن تكون موجودة في القشرة الأرضية المبكرة. ثم تمت إضافتها إلى الماء في ظل ظروف خالية من الأكسجين يتم التحكم فيها جيدًا عند درجات حرارة متفاوتة.
البحث الجديد يبحث في مصدر للأكسجين التفاعلي المرتبط بالتصدع الجيولوجي؛ مصدر أكسجين محتمل قبل البكتيريا الزرقاء التي تغذي الغلاف الجوي للأرض بالأكسجين. وقد يكون لهذا الأكسجين التفاعلي دور في تطور الحياة من عالم خالٍ من الأكسجين إلى عالم مؤكسج، ساهم في كيمياء ما قبل الأحياء في الكسور تحت السطحية قبل نشأة الحياة.
وفي هذا الاطار، أظهرت التجارب أن كميات كبيرة من بيروكسيد الهيدروجين تتولد فقط عند درجات حرارة قريبة من نقطة غليان الماء. والأهم من ذلك، أن درجة حرارة تكوين بيروكسيد الهيدروجين تتداخل مع نطاقات نمو بعض أكثر الميكروبات المحبة للحرارة على الأرض والتي تسمى «hyperthermophiles»، بما في ذلك الميكروبات التطورية القديمة التي تستخدم الأكسجين بالقرب من جذر شجرة الحياة العالمية.
وفي توضيح أكثر لهذا الأمر، قال جوردان ستون «في حين اقترحت الأبحاث السابقة أن كميات صغيرة من بيروكسيد الهيدروجين والمواد المؤكسدة الأخرى يمكن أن تتشكل عن طريق الضغط على الصخور أو سحقها في غياب الأكسجين، فهذه هي الدراسة الأولى التي تظهر الأهمية الحيوية لدرجات الحرارة الساخنة في تعظيم توليد بيروكسيد الهيدروجين».
وأضاف الباحث الرئيسي الدكتور جون تيلنج كبير المحاضرين «يُظهر هذا البحث أن العيوب الموجودة في الصخور المسحوقة والمعادن يمكن أن تتصرف بشكل مختلف تمامًا عن الطريقة التي تتوقع أن تتفاعل بها الأسطح المعدنية المثالية. كل هذه التفاعلات الكيميائية الميكانيكية تحتاج إلى توليد بيروكسيد الهيدروجين. وبالتالي، فإن الأكسجين هو الماء والصخور المكسرة ودرجات الحرارة المرتفعة، والتي كانت جميعها موجودة على الأرض في وقت مبكر قبل تطور عملية التمثيل الضوئي والتي يمكن أن تؤثر على الكيمياء وعلم الأحياء الدقيقة في المناطق الحارة النشطة زلزاليًا حيث ربما تكون الحياة قد تطورت لأول مرة».