قد تكشف "الأحافير الحية" القديمة كيف بدأت الحياة المعقدة

لل وهلة الأولى، قد تبدو الستروماتوليت وأقاربها الوثيقة، الحصائر الميكروبية، وكأنها مجرد صخور داكنة قديمة. في الواقع، هي تجمعات متراصة ومتعددة الطبقات بنتها الميكروبات.

قبل مليارات السنين، وقبل وجود الحيوانات والنباتات، ساعدت الستروماتوليت في إطلاق بعض الأكسجين الأولي في الغلاف الجوي للأرض. الآن، تشير دراسة نُشرت في مجلة Current Biology إلى أن هذه التكوينات غير العادية قد تحتفظ أيضًا بأدلة على حدث رئيسي آخر في تاريخ الأرض: ظهور الحياة المعقدة.

الأستاذ المشارك بريندان بيرنز (Brendan Burns)، عالم أحياء دقيقة تطوري في جامعة نيو ساوث ويلز سيدني (UNSW Sydney)، هو جزء من فريق بحثي اكتشف ميكروبًا غير معروف سابقًا يعيش في ارتباط وثيق مع كائن حي آخر داخل هذه "الأحافير الحية". يمكن للمشروع، الذي شارك في قيادته باحثون من جامعة التكنولوجيا بسيدني وجامعة ملبورن (The University of Melbourne)، أن يساعد العلماء على فهم أفضل للغز تطوري أساسي: كيف بدأت الخلايا البسيطة نسبيًا في التعاون وأدت في النهاية إلى ظهور أشكال حياة أكثر تعقيدًا بكثير.

يقول الأستاذ المشارك بيرنز: "قد تكون الستروماتوليت أكثر من مجرد 'مهد للحياة' حيث ازدهرت الحياة الميكروبية المبكرة."

"قد تخبرنا أيضًا كيف ظهرت الحياة المعقدة لأول مرة."

شراكة ميكروبية ذات جذور قديمة

ظهرت الستروماتوليت والحصائر الميكروبية لأول مرة منذ مليارات السنين، لكنها لم تختفِ. لا تزال تتشكل اليوم في خليج القرش (Shark Bay)، وهو موقع مدرج ضمن قائمة التراث العالمي في غرب أستراليا.

في النهاية، قادت العينات التي جُمعت هناك الأستاذ المشارك بيرنز وزملاءه إلى عزل عضو من بكتيريا "أسغارد القديمة" (Asgard archaea)، وهي مجموعة غير عادية من الميكروبات يُعتقد أنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بأسلاف حقيقيات النواة، وهي الخلايا التي تتكون منها جميع النباتات والحيوانات، بما في ذلك البشر.

تقترح إحدى الأفكار الراسخة في علم الأحياء أن الخلية حقيقية النواة الأولى تطورت من خلال شراكة حميمة بين آركيون قديم وبكتيريا. وفقًا لهذه النظرية، ابتلع أحد الكائنين الآخر في النهاية، وأنتجت تلك العلاقة في نهاية المطاف الميتوكوندريا، وهي هياكل إنتاج الطاقة الموجودة داخل الخلايا المعقدة.

ومع ذلك، افتقر العلماء إلى أدلة مباشرة تُظهر كيف ربما بدت مثل هذه الشراكة المبكرة في الواقع. يقدم البحث الجديد أول دليل بصري على تفاعل آركيون "أسغارد" جسديًا مع بكتيريا من خلال اتصالات رفيعة للغاية تشبه الأنابيب تُسمى الأنابيب النانوية (nanotubes).

يقول الأستاذ المشارك بيرنز: "قد يكون هذا نموذجًا صغيرًا لكيفية بدء هذه الأنواع من الشراكات وتشكيل حقيقيات النواة في نهاية المطاف."

سنوات قضاها في محاولة زراعة ميكروب مراوغ

أظهر التسلسل الجيني أن الحمض النووي (DNA) للكائنات الحية كان موجودًا في العينات، لكن زراعة الميكروبات في المختبر حتى يتمكن الباحثون من دراستها مباشرة أثبتت أنها أكثر صعوبة بكثير.

يقول الأستاذ المشارك بيرنز: "استغرق الأمر أربع أو خمس سنوات في المختبر. الكثير من الوقت، والتحسين، ومطاردة ظلال مختلفة."

تُعرف بكتيريا "أسغارد القديمة" (Asgard archaea) بصعوبة زراعتها بعيدًا عن موائلها الطبيعية. لم يتمكن الباحثون من زراعة الكائنات الحية بمفردها، ويقول الأستاذ المشارك بيرنز إن هذه الصعوبة قد تكشف في حد ذاتها شيئًا مهمًا عن بيولوجيتها.

كما يقول: "حقيقة أننا لم نتمكن أبدًا من الحصول على هذه الكائنات في مستنبت نقي ربما يرجع إلى أنها تعتمد دائمًا على كائنات أخرى للبقاء على قيد الحياة."

أحرز الباحثون تقدمًا في النهاية باستخدام التصوير المقطعي بالتبريد الإلكتروني (electron cryotomography)، وهي طريقة تصوير ثلاثية الأبعاد عالية الدقة قادرة على الكشف عن الهياكل على مقياس جزء من مليون من المليمتر.

أظهرت الصور أن الآركيون والبكتيريا متصلان جسديًا بواسطة أنابيب بكتيرية نانوية. لاحظ الباحثون أيضًا أن الآركيون ينتج سلاسل من الحويصلات المتبرعمة جنبًا إلى جنب مع هياكل أنبوبية معقدة. بدا الميكروبان وكأنهما يكملان بعضهما البعض كيميائيًا، حيث ينتج كل منهما مركبات يمكن للآخر استخدامها، بما في ذلك الفيتامينات والمغذيات والهيدروجين.

يقول الأستاذ المشارك دبناث غوسال (Debnath Ghosal)، المؤلف المشارك من جامعة ملبورن (The University of Melbourne)، إن التقاط تفاعل مباشر بين آركيون "أسغارد" وبكتيريا له أهمية خاصة.

يقول الأستاذ المشارك غوسال: "يقربنا هذا الاكتشاف بضع خطوات نحو فهم كيفية تطور الخلايا المعقدة من أشكال الحياة الميكروبية الأبسط نسبيًا."

الآلات الخلوية القديمة تظهر للعيان

أدمج الفريق أيضًا التعلم العميق، وهو نوع من التعلم الآلي، في تحليله، وفقًا للمؤلفة المشاركة الأستاذة المشاركة كيت ميتشي (Kate Mitchie) من جامعة نيو ساوث ويلز (UNSW).

تقول الأستاذة المشاركة ميتشي: "لقد استخدمنا هذا للتنبؤ بهياكل البروتينات في هذه الميكروبات."

"وهذا مثير لأننا يمكن أن نبدأ في رؤية نسخ قديمة من الآلات الخلوية التي أصبحت لاحقًا مركزية للحياة المعقدة."

يصف الأستاذ المشارك بيرنز البكتيريا القديمة بأنها "رفيقة". يمكن أن تكون الحياة داخل الحصائر الميكروبية قاسية، وقد يوفر التعاون الوثيق بين الكائنات الحية ميزة حاسمة للبقاء على قيد الحياة حتى على المستويات المجهرية.

نافذة حية على الأرض المبكرة

يقول الأستاذ المشارك إيان دوجين (Iain Duggin)، المؤلف المشارك من جامعة التكنولوجيا بسيدني (University of Technology Sydney)، إنه لأمر رائع أن نأخذ في الاعتبار أن الميكروبات ربما حافظت على شراكات كهذه في مثل هذه البيئات لملايين السنين، مما ساهم في النهاية في ظهور الحياة المعقدة، بما في ذلك البشر.

يقول الأستاذ المشارك دوجين: "كأننا انبثقنا ببطء من قاع البحر."

وقد سُمي الآركيون المُكتشف حديثًا Nerearchaeum marumarumayae. يجمع اسمه بين إشارة إلى نيريوس (Nereus)، إله البحر اليوناني القديم، وكلمة "ماروماروماياي" (marumarumayae) بلغة مالغانا (Malgana)، والتي تعني "الموطن القديم".

المالغانا هي إحدى اللغات التقليدية التي يتحدث بها سكان وسط خليج القرش (Shark Bay)، والذين يُعترف بروابطهم بأرضهم من خلال حق الملكية الأصلي (Native Title). يواصل شيوخ مالغانا، وحراسها، وأفراد المجتمع رعاية البلاد في خليج القرش عن طريق حماية الحياة البرية واستعادة الأرض.

يتمتع خليج القرش أيضًا بتاريخ طويل للسكان الأصليين. سكن السكان الأصليون المنطقة لأول مرة منذ حوالي 30,000 عام.

تكريم تراث المالغانا في خليج القرش

تضمنت عملية تسمية الميكروب التشاور مع كيمبرلي أوكلي (Kymberly Oakley)، الخبيرة الرائدة عالميًا في لغة المالغانا. عمل الباحثون أيضًا مع شيوخ المالغانا لتحديد اللغة التي يمكن استخدامها باحترام في الاسم العلمي للكائن الحي. منح الشيوخ الإذن بإدراج لغة المالغانا حتى يمكن الاعتراف بالثقافة والاحتفاء بها.

بالنسبة للباحثين، توفر المجتمعات الميكروبية في خليج القرش فرصة غير عادية لدراسة الظروف التي قد تشبه أجزاء من الأرض المبكرة. أما بالنسبة للمالكين التقليديين، فإن نفس هذه البيئات تشكل جزءًا من تراث ثقافي حي يستمر في الحماية والرعاية.

يأمل الأستاذ المشارك بيرنز الآن في تحديد شراكات ميكروبية إضافية وتوسيع ما يسميه "حساء أسغارد البدائي الصغير"، مما يمنح العلماء المزيد من قطع اللغز المحيط بالمراحل الأولى لتطور الحياة المعقدة.

يقول: "لكن الأمر لا يتعلق بالكائنات الحية فقط، بل يتعلق بالناس أيضًا. إنه جهد تعاوني ضخم عبر التخصصات، حيث كان العديد من طلاب الدراسات العليا أدوات في بناء هذه القصة."

"جزء مما يجعل هذا مثيرًا هو أنه ليس مجرد اكتشاف، بل هو اتصال. ليس فقط عبر سنوات عديدة، بل في وقت تواجه فيه هذه النظم البيئية الهشة تهديدات متزايدة من تغير المناخ والنشاط البشري."

تسلط النتائج الضوء أيضًا على مدى عمق اعتماد البقاء على التعاون بين الكائنات الحية، وهو أمر يقول الأستاذ المشارك بيرنز إنه لا يزال ذا صلة تمامًا اليوم.

"تذكرنا هذه الميكروبات أن حتى أصغر الشركاء يمكن أن يتركوا أعمق بصمة في تاريخنا."

• مواضيع ذات صلة النباتات والحيوانات أنواع جديدة

• مصطلحات ذات صلة كائن حي دقيق

المواد مقدمة من جامعة نيو ساوث ويلز. النص الأصلي كتبته ميليسا لاين. ملاحظة: قد يتم تعديل المحتوى من حيث الأسلوب والطول.

• ستيفاني-جين نوبس، ماثيو دي. جونسون، تيموثي جيه. ويليامز، جوليا ميلتزر، زابير فاسكيز-كامبوس، فريزر آي. ماكليود، كيران رويل، ميراندا بيت، بيندوسميتا بول، دولين سي. شيبرد، كاثرين أ. ميتشي، إيان جي. دوجين، دبناث غوسال، بريندان بي. بيرنز. آركيون من "أسغارد" من نظير حديث للحصائر الميكروبية القديمة. Current Biology، 2026؛ 36 (8): 2090 DOI: 10.1016/j.cub.2026.03.041

علماء يكتشفون فائدة غير متوقعة لعقار أوزيمبيك (Ozempic) على الصحة العقلية

علماء يكتشفون إنزيمًا فيروسيًا "جامحًا" يعيد برمجة كل بروتين تقريبًا في الخلية البكتيرية

دراسة تتحدى اعتقادًا عمره عقود حول سبب صعوبة القراءة لدى الأطفال

علماء يكتشفون ضفدعًا "جديدًا" كان يختبئ على مرأى من الجميع لمدة 100 عام

• زحل يحمل سرًا جديدًا ذا عشرة جوانب

• تأثير هول يكتسب اتجاهًا جديدًا

• السر الغريب لمناعة الخفافيش

• مفتاح مناعي واحد قد يدفع الشيخوخة

• لماذا ينتج الكون عددًا أقل من النجوم؟

• كوكب الزهرة المتوهج وقمر الحصاد

• الأشرعة الشمسية تواجه حدًا خفيًا للسرعة

• المشاكل المالية قد تسرع شيخوخة دماغك

• علامات الزهايمر الخفية تظهر مبكرًا

ابق على اطلاع مع النشرة الإخبارية المجانية لـ ScienceDaily عبر البريد الإلكتروني، تُحدّث يوميًا وأسبوعيًا. أو شاهد خلاصاتنا الإخبارية المتعددة في قارئ RSS الخاص بك:

تابع آخر الأخبار من ScienceDaily عبر الشبكات الاجتماعية:

أخبرنا برأيك في ScienceDaily -- نرحب بالتعليقات الإيجابية والسلبية. هل تواجه أي مشاكل في استخدام الموقع؟ أسئلة؟