تکامل زندگی روی سیاره زمین در طول تقریبا دو میلیارد سال پس از ظاهر شدن اولین میکروب های فتوسنتزی منجمد شد. علت آن است که اکسیژن تولیدی توسط آن ها برای تجزیه مواد آلی انباشته شده بر بستر دریاها در دوران گذشته مورد استفاده قرار گرفت. زمین شناسان مقاله ای در این خصوص در مجله « ارتباط طبیعی» منتشر کردند.
تیم لنتون از دانشگاه «اکسترا» بریتانیا در این خصوص گفت:« در آن زمان، زمین دچار نوعی « بن بست» شده بود- به علت کمبود اکسیژن در آتمسفر، حیات پیچیده تر نمی توانست شکل بگیرد. بعلاوه، اکسیژن برای رشد و تکامل گیاهان پیچیده تر کافی نبود که بدون آن ها سطح اکسیژن در هوا نمی توانست از 10 درصد بیشتر باشد. فقط پس از ظاهر شدن گیاهان، حیات روی زمین توانست گامی به جلو بردارد».
زنجیره بسته زندگی و مرگ
در اولین دوره وجود حیات روی زمین، اکسیژن تقریبا در آتمسفر آن وجود نداشت- غلظت آن کمتر از 0,0001% — بود و برای اولین میکروب ها که از دیگر ترکیبات شیمیایی برای دریافت انرژی استفاده می کردند عملا « زهر» بود.
این حیات زمینی تا رویدادی به موجودیت خود ادامه داد که زمین شناسان آن را « فاجعه بزرگ اکسیژنی» می نامند. حدود 2,4-2,32 میلیارد سال گذشته ، غلظت اکسیژن در هوا بشدت افزایش یافت و از 0,0001% — به 21 درصد کنونی رسید. علت بروز آن را وجود اولین ارگانیزم های فوتوسنتزی ، سیانوباکتری ها می دانند که آتمسفر را از دی اکسید کربن پاکسازی کرده و آن را با اکسیژن جایگزین می کرد.
به گفته لنتون، پس از آن در تاریخ تکامل حیات روی زمین، یک دوره طولانی — تقریبا 2 میلیارد سال — وقفه ایجاد می شود. تکامل حیات روی زمین با استناد به « دستنوشته» های بسیار ناچیز زمین شناسی تا فرارسیدن باصطلاح « انفجار کمبری» 550 میلیون سال قبل متوقف شده بود. در آن زمان تمام گروه جانوران چند سلولی ظاهر شدند.
لنتون و همکارانش سعی کردند با مطالعه حقایق مربوط به تفاوت عصر « کامبرین» با دوران گذشته زمین شناسی روشن کنند این وقفه در تکامل حیات روی زمین با چه چیزی ارتباط داشته است. به گفته محققان، در عصر قبل از « کامبرین» بدون در نظرداشت 200 میلیون سال « فاجعه اکسیژنی» ، سطح اکسیژن در آب و آتمسفر خیلی پایین بود که وجود انواع ارگانیزم هایی که معمولا در هوا تجزیه می شوند ، در رسوبات شکل گرفته در 550 میلیون سال — 2 میلیارد سال گذشته در بستر اولین اقیانوس زمین گواه آن است. در عین حال، میکروب های فتوسنتزی که بر اثر « فاجعه اکسیژنی» ظاهر شدند ناپدید شدند که این سوال را مطرح می کند: پس چه چیزی از اکسیژن استفاده کرده است؟
محققان بریتانیایی با ساخت مدل کامپیوتری اکوسیستم زمین آن دوران، پاسخ این سوال را پیدا کردند. محاسبات آنها نشان داد که « حیات» بخودی خود مقصر ناپدید شدن اکسیژن بود- درست تر گفته شود، نسل قبلی آن که باقیمانده آن بر بستر اولین اقیانوس زمین در زمانی که میکروب های فتو سنتزی هنوز روی زمین وجود نداشتند، به مقدار زیاد انباشته شده بود.
پایان ابدیت
حدود 21 میلیارد سال قبل، به گفته محققان، بخشی از این باقیمانده ها در نتیجه رانش قاره ها و فرایند های تکتونیکی در هسته زمین آشکار شدند که اکسیژن انباشته شده در آتمسفر در زمان « فاجعه» بلافاصله برای تجزیه این باقیمانده ها صرف شد. بعد ها، کل اکسیژنی که سیانوباکتری های آبی بطور ناموثری تولید می کردند بطور کامل صرف تجزیه این رسوبات می شد که از هسته زمین به بیرون پخش می شدند.
بر طبق محاسبات محققان، مقدار اکسیژن تولیدی باکتری ها هیچگونه نقشی بازی نمی کرد ، زیرا سرعت تولید آن بمراتب کمتر از سرعت پخش رسوبات در خشکی و سطح دریا بود. مطابق با ارزیابی لنتون و همکاران وی، سهم اکسیژن در آن دوران از 10 درصد بیشتر نبود و کمتر از 1 درصد هم نبود. این مقدار برای تولد موجودات چند سلولی کافی نبود.
فقط زمانی که بخش بیجان زمین — خشکی آن — به دست اولین میکروب های « پیاده نظام» و گیاهان اولیه افتاد — حدودا 500-600 میلیون سال قبل ، این توازن از بین رفت. در آن دوره، مقدار اکسیژن از مصرف آن بیشتر شد که به بروز انفجار «کامبرین» و احیای تکامل گیاهان و جانوران روی زمین انجامید.
ثبوت واقعی گویای آن است که همه چیز همانا به این ترتیب رخ داده است. به گفته محققان، در رابطه با وجود چنین توازنی بین رسوبات آلی و اکسیژن ، نکته عجیب به سهم اکسیژن —13 در انواع موجودات ماقبل « کامبرین» اشاره می کند. این موضوع اشاره ای به آن است که سرعت شکلگیری اینگونه رسوبات در طول صدا میلیون سال دائمی بوده است که از دیدگاه فسیل شناسی و زمین شناسی عجیب است. وجود اکسیژن تجزیه کننده « مواد اضافی» آن نوع از ارگانیزم ها، با این نکته عجیب توضیح داده می شود.
توضیحات دیگری نیز در خصوص تکامل حیات در آن دوران وجود دارد. به عنوان مثال، گروه دیگر محققان، نظریه دیگری را پیش کشید دال بر اینکه علت توقف تکامل حیات روی زمین، نه اکسیداسیون مواد، بلکه این نکته است که « حیات» پس از « فاجعه اکسیژنی» قبل از اینکه بتواند به اکسیژن عادت کند تقریبا نابود شده بود و توانایی زندگی در محیط بدون اکسیژن را از دست داده بود. از این روی می توان انتظار داشت که بحث ها در خصوص معمای « ظاهر شدن حیات» روی زمین مدت زیادی ادامه خواهد داشت.
