من خلال التجارب، اكتشف فريق بحثي مؤلف من علماء فيزياء حيوية تابعين للعديد من المؤسسات البحثية في الصين الوسائل التي ربما تمكنت من جعل الحياة المبكرة ممكنة بوجود الإشعاع الكوني. أجرى الباحثون، في دراستهم التي نشرت في دورية Nature Communications العلمية، تجارب على مضادات الأكسدة المنغنيزية المقاومة للإشعاع.
أظهرت الأبحاث أن تشكل كوكب الأرض يعود إلى ما يقرب 4.5 مليار سنة، وأن الحياة نشأت بعد ذلك بحوالي نصف مليار سنة. أظهرت نتائج الأبحاث أيضًا أن المجال المغناطيسي للأرض لم يلعب دورًا في حماية الكائنات الحية على الأرض من الإشعاع الكوني إلا قبل حوالي 3.5 مليار سنة. وهو ما يقودنا إلى السؤال التالي: كيف تمكنت الحياة من البدء والازدهار في تلك السنوات الأولى؟
تبين أن نوعاً من البكتيريا المعروفة باسم المكورة الغريبة المقاومة للإشعاع (Deinococcus radiodurans) قادرة على النجاة من مستويات الإشعاع الكافية للقضاء على معظم الكائنات الحية الأخرى. كشفت الدراسة التي أجريت على البكتيريا أنها قادرة على البقاء على قيد الحياة بالاستعانة بكمية أيونات Mn2 (المنغنيز) الموجودة في خلاياها، فهي تعمل على حماية تلك المخلوقات الصغيرة من الإجهاد التأكسدي الذي يحدث في أنواع البكتيريا الأخرى التي تفتقر لهذه الأيونات. أدى هذا الاكتشاف إلى وضع عدة نظريات تشير إلى أن وجود أيونات المنغنيز ثنائي التكافؤ هو الوسيلة التي أصبحت من خلالها الحياة المبكرة على الأرض ممكنة.
لاختبار النظرية، أنشأ الفريق البحثي نماذج وصفوها بالخلايا الأولية، تم استخدام «الخلايا المتجانسة» لتكون بمثابة بدائل للخلايا الأولية للحياة المبكرة على الأرض. استخدم الفريق نوعين من الخلايا، أحدهما يعتمد على المنغنيز متعدد الفوسفات، والآخر يعتمد على الببتيدات متعددة الفوسفات.
عندما تعرضت الخلايا لمستويات عالية من أشعة جاما، ظلت الجزيئات متعددة الفوسفات والمنغنيز سليمة وقادرة على الحفاظ على حياة الخلايا. لكن، استطاعات الأشعة تدمير البولي فوسفات والببتيد المترابط.
أظهرت الأبحاث السابقة أن المنغنيز متعدد الفوسفات كان موجوداً على الأرض لفترة أطول من وجود الحياة عليها، ومن المحتمل أن ظهوره كان خلال النشاط البركاني، وبالتالي، كان متاحاً للاستخدام بواسطة الخلايا الأولية كوسيلة حماية.
يشير الباحثون إلى أن الخلايا الأولية المبكرة على الأرض كانت قادرة على البقاء على قيد الحياة بسبب الحماية التي توفرها مواد مشابهة لمادة بولي فوسفات المنغنيز، وإلى أنها كانت قادرة على البقاء حية لفترة كافية لتتطور إلى البكتيريا الزرقاء ثم إلى الخلايا حقيقية النواة التي من المرجح أنها تلقت الحماية من الأشعة الكونية من قبل المجال المغناطيسي للأرض وطبقة الأوزون.
ترجمة: علاء شاهين.
المصدر: phys.org
