منبع باستانی اکسیژن برای حیات در اعماق پوسته زمین کشف شد

محققان منبعی از اکسیژن را کشف کرده اند که ممکن است بر تکامل حیات قبل از ظهور فتوسنتز تأثیر داشته باشد.

کد خبر: ۶۷۱۶۲۶

تاریخ: ۲۵ آذر ۱۴۰۲ - ۱۳:۵۱

به گزارش ایران اکونومیست؛ دانشمندان دانشگاه نیوکاسل منبعی از اکسیژن را در اعماق پوسته زمین کشف کرده اند که ممکن است بر تکامل حیات قبل از ظهور فتوسنتز تأثیر گذاشته باشد.

این پروژه تحقیقاتی پیشگام مکانیسمی را کشف کرد که می تواند پراکسید هیدروژن از سنگ ها در طول حرکت گسل های زمین شناسی تولید کند. این مطالعه توسط دانشکده علوم طبیعی و محیطی دانشگاه نیوکاسل انجام شد و امروز (8 اوت) در مجله Nature Communications منتشر شد.

در حالی که پراکسید هیدروژن در غلظت های بالا می تواند برای زندگی مضر باشد، همچنین می تواند منبع مفیدی از اکسیژن برای میکروب ها باشد. این منبع اضافی اکسیژن ممکن است بر تکامل اولیه، و احتمالاً حتی منشأ حیات در محیط‌های گرم روی زمین اولیه قبل از تکامل فتوسنتز تأثیر گذاشته باشد.

محققان توانستند برخی از شرایط کلیدی شکستگی سنگ های زیرسطحی را با استفاده از ویال ها در آزمایشگاه شبیه سازی کنند. سنگ های نماینده پوسته اقیانوسی و قاره ای در زیر نیتروژن خرد شده، به آب بدون اکسیژن اضافه شده و سپس حرارت داده می شوند. اعتبار: جان تلینگ / جردن استون / دانشگاه نیوکاسل

در مناطق فعال تکتونیکی، حرکت پوسته زمین نه تنها زمین لرزه ایجاد می کند، بلکه سطح زیرین را با شکاف ها و شکستگی ها مواجه می کند. اینها با سطوح سنگی بسیار واکنش پذیر پوشیده شده اند که حاوی عیوب یا عیوب زیادی هستند. سپس آب می تواند فیلتر شده و با این عیوب روی سنگ تازه شکسته واکنش نشان دهد.

شاگرد کارشناسی ارشد جردن استون این شرایط را در آزمایشگاه با خرد کردن گرانیت، بازالت و پریدوتیت - انواع سنگ‌هایی که در پوسته زمین اولیه وجود داشتند، شبیه‌سازی کرد. سپس آنها را در دماهای مختلف تحت شرایط کنترل شده بدون اکسیژن به آب اضافه کردند.

این تحقیق منبعی از اکسیژن فعال مرتبط با گسلش زمین شناسی را بررسی می کند. یک منبع اکسیژن بالقوه قبل از اکسیژن رسانی سیانوباکتری به جو زمین. این اکسیژن فعال ممکن است در تکامل حیات از یک دنیای بدون اکسیژن به یک جهان اکسیژن دار نقش داشته باشد و به شیمی پری بیوتیک در شکستگی های زیرسطحی قبل از منشاء حیات کمک کرده است. اعتبار: جان تلینگ / جردن استون / دانشگاه نیوکاسل

آزمایش‌ها نشان داد که مقادیر قابل‌توجهی پراکسید هیدروژن - و در نتیجه، اکسیژن بالقوه - فقط در دمای نزدیک به نقطه جوش آب تولید می‌شود. نکته مهم این است که دمای تشکیل پراکسید هیدروژن با دامنه رشد برخی از گرما دوست‌ترین میکروب‌های روی زمین به نام هایپرترموفیل‌ها، از جمله میکروب‌های باستانی تکاملی مصرف‌کننده اکسیژن در نزدیکی ریشه درخت جهانی زندگی، همپوشانی دارد.

جردن استون، نویسنده اصلی، که این تحقیق را به عنوان بخشی از کارشناسی ارشد تحقیقات خود در علوم زمین زیست محیطی انجام داد، گفت: در حالی که تحقیقات قبلی نشان داده است که مقادیر کمی پراکسید هیدروژن و سایر اکسیدان ها می توانند با فشار یا خرد کردن سنگ ها در غیاب تشکیل شوند. اکسیژن، این اولین مطالعه ای است که اهمیت حیاتی دمای گرم را در به حداکثر رساندن تولید پراکسید هیدروژن نشان می دهد.

نویسنده اصلی جردن استون، که این تحقیق را به عنوان بخشی از MRes خود در علوم زمین زیست محیطی در دانشگاه نیوکاسل، انگلستان انجام داده است، یکی از آزمایش ها را تنظیم می کند. اعتبار: جان تلینگ / جردن استون / دانشگاه نیوکاسل

محقق اصلی دکتر جان تیلینگ، مدرس ارشد، افزود: «این تحقیق نشان می‌دهد که نقص‌های سنگ خرد شده و کانی‌ها می‌توانند رفتار بسیار متفاوتی با نحوه واکنش سطوح معدنی «کامل» داشته باشند. همه این واکنش‌های مکانیکی شیمیایی نیاز به تولید پراکسید هیدروژن و در نتیجه اکسیژن، آب، سنگ‌های خرد شده و دمای بالا هستند که همگی در اوایل زمین قبل از تکامل فتوسنتز وجود داشتند و می‌توانستند شیمی و میکروبیولوژی در گرما و لرزه‌ای را تحت تأثیر قرار دهند. مناطق فعالی که ممکن است برای اولین بار زندگی در آنها تکامل یافته باشد.

مرجع: "تولید اکسیدان مبتنی بر تکتونیک در بیوسفر داغ" توسط جردن استون، جان او. ادگار، جیمی آ. گولد و جان تلینگ، 8 اوت 2022، Nature Communications.

این کار از طریق کمک های مالی شورای تحقیقات طبیعی محیط زیست (NERC) و آژانس فضایی بریتانیا حمایت شد. یک پروژه جدید جدید به رهبری دکتر جان تیلینگ، با بودجه NERC، در حال انجام است تا اهمیت این مکانیسم برای حمایت از حیات در زیر سطح زمین را تعیین کند.