يستخدم علماء الحفريات الآثار الكيميائية الموجودة في الصخور القديمة وعلم الوراثة للحيوانات الحية للحصول على لمحة عن الحياة قبل أكثر من مليار سنة. يجمع البحث المنشور في 1 ديسمبر في مجلة Nature Communications بين الجيولوجيا وعلم الوراثة لإظهار كيف أدت التغيرات التي حدثت على الأرض في وقت مبكر إلى حدوث تحولات في الطريقة التي تأكل بها الحيوانات.
يكشف علماء الحفريات بقيادة ديفيد جولد عن تطور الحياة المبكرة من خلال الآثار الكيميائية في الصخور القديمة والدراسات الوراثية. ووجدوا أن التغيرات في دهون الستيرول في الصخور تزامنت مع تغيرات كبيرة في النظام الغذائي للحيوانات وظهور الطحالب، مما سلط الضوء على الحياة قبل أكثر من مليار سنة.
ديفيد جولد، الأستاذ المشارك في قسم علوم الأرض والكواكب بجامعة كاليفورنيا، ديفيس، منخرط في الأبحاث في المجال الجديد لعلم الحفريات الجزيئية، باستخدام أدوات من الجيولوجيا والبيولوجيا لدراسة تطور الحياة. مع التكنولوجيا الجديدة، قد يكون من الممكن استعادة الآثار الكيميائية للحياة من الصخور القديمة حيث تكون الحفريات الحيوانية متناثرة.
يمكن أن تبقى الدهون في الصخور لمئات الملايين من السنين. وفي الصخور التي يعود تاريخها إلى 1.6 مليار سنة، وجد علماء الأحياء آثارًا للدهون الستيرولية من أغشية الخلايا. حاليًا، تستخدم معظم الحيوانات الكوليسترول، وهو ستيرول يحتوي على 27 ذرة كربون (C27)، في أغشية خلاياها. في المقابل، تستخدم الفطريات عادةً ستيرول C28، بينما تنتج النباتات والطحالب الخضراء ستيرول C29. وتسمى ستيرول C28 وC29 أيضًا ستيرول النبات.
وقد عثر علماء الآثار على ستيرول C27 في صخور يعود تاريخها إلى 850 مليون سنة، في حين ظهرت آثار C28 وC29 بعد حوالي 200 مليون سنة. ويعتقد أن هذا يعكس التنوع المتزايد للحياة في هذا الوقت وتطور الفطريات الأولى والطحالب الخضراء.
في غياب الحفريات الفعلية، من الصعب تحديد الحيوان أو النبات الذي جاءت منه هذه الستيرول. ومع ذلك، كشف التحليل الجيني الذي أجراه غولد وزملاؤه عن بعض المشاكل.
لا تستطيع معظم الحيوانات صنع الستيرولات النباتية الخاصة بها، لكن يمكنها الحصول عليها عن طريق تناول النباتات أو الفطريات. اكتشف الباحثون مؤخرًا أن الحلقيات (المفصليات، بما في ذلك ديدان الأرض الشائعة) لديها جين يسمى smt وهو ضروري لصنع ستيرول طويل السلسلة. من خلال دراسة جينات SMT من حيوانات مختلفة، أنشأ غولد وزملاؤه شجرة عائلة SMT أولاً في Cyclotes ثم في جميع أنحاء الحياة الحيوانية.
ووجدوا أن الجين نشأ خلال أول تطور حيواني، ثم خضع لتغيرات سريعة خلال نفس الفترة التي ظهرت فيها ستيرول النبات في السجل الصخري. وفي وقت لاحق، فقدت معظم الخطوط الجرثومية الحيوانية الجين smt.
وقال غولد: "تفسيرنا هو أن جزيئات الفيتوستيرول المتحجرة هذه تسجل ظهور الطحالب في المحيطات القديمة، وأن الحيوانات تخلت عن إنتاج الفيتوستيرول عندما أصبحت متاحة بسهولة من هذا المصدر الغذائي الوفير بشكل متزايد". "إذا كنا على حق، فإن تاريخ الجين smt يسجل تغيرات في استراتيجيات التغذية في وقت مبكر من تطور الحيوان."
المراجع T.Brunoir، C.Mulligan، A.Sistiaga، K.M.Vuu، P.M.Shih، S.S.O'Reilly، R.E.Summons، وD.A.Gold نشرت ورقة بحثية في "Nature-Communications" في 31 نوفمبر 2023: "يشير الأصل المشترك للتخليق الحيوي للستيرول إلى تحول في استراتيجيات التغذية في حيوانات النيوجين."
دوى:10.1038/s41467-023-43545-z
المصدر المجمع: ScitechDaily