تشكلت الأرض منذ حوالي 4.5 مليار سنة من الغبار والغاز الذي يدور حول الشمس الفتية، ثم اتحدت لتشكل كتلة منصهرة. كانت هذه الفترة بمثابة بداية الدهر الهادياني، الذي سمي على اسم هاديس، إله العالم السفلي اليوناني، مما يعكس الظروف الجهنمية التي كانت سائدة في ذلك الوقت. استمر عصر الهاديان منذ حوالي 4.5 إلى 4 مليارات سنة.

لعقود من الزمن، اعتقد العلماء أن الحياة على الأرض قد تجاوزت عصر حكم هاديس – منذ حوالي 3.8 مليار سنة. وهذه فرضية تدعمها الحفريات القديمة التي يعود تاريخها إلى هذه الفترة. وكان يُعتقد أن هذا الإطار الزمني يتزامن مع “مرحلة تبريد” الكوكب، حيث أصبحت الظروف مناسبة لتترسخ الحياة وتتطور. ومع ذلك، فقد تعرض هذا الاعتقاد السائد منذ فترة طويلة لتحديات عميقة في الآونة الأخيرة الموجوداتنشرت في المجلة البيئة الطبيعية والتطور.

يعود آخر سلف عالمي مشترك إلى أوقات ما قبل الفجر على الأرض

تشكلت الأرض من تراكم الغبار والغازات، وظهرت ككرة مشتعلة ليس لها كتل أرضية ثابتة أو محيطات. في البداية، كانت الصخور المنصهرة تهيمن على السطح، وكان الكوكب عرضة لقصف نيزكي مكثف ومتكرر. كانت هذه الحقبة، المعروفة باسم الدهر الهادياني، تشتمل على مناظر طبيعية قاسية جدًا لدرجة أنها لم تكن مضيافة لأي شكل من أشكال الحياة.

مثل كريم بروليه، عندما برد سطح الأرض تدريجيًا، بدأت القشرة الصلبة الأولى في التشكل، مما مهد الطريق لتكثيف بخار الماء في محيطات شاسعة وصعود القارات الأولية. في نهاية الدهر الهادياني والدهر الأركي، منذ حوالي 4 مليارات سنة، بدأت الأرض تشبه شكلها الحالي بشكل أكبر، مع ظهور الكتل الأرضية والمسطحات المائية الكبيرة.

وُجد أن السلف المشترك العالمي الأخير، أو LUCA، كان موجودًا قبل هذا الوقت، وفقًا للنتائج الحديثة، مما يشير إلى أن المشهد الطبيعي للأرض كان في وقت مختلف بشكل ملحوظ عما هو عليه اليوم – وهو عالم لا يزال يتميز بالبراكين المتدفقة والقشرة الصلبة الجديدة. كان ذلك قبل 4.2 مليار سنة.

كيف نعرف ذلك إذا لم تنجو أي حفريات من الهاديان أيون؟

يعد تتبع حياة أيون الهاديان مهمة صعبة بالنسبة للعلماء، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أن الأساليب التقليدية لعلم الآثار وعلم الحفريات تعتمد على السجلات الأحفورية من هذه الفترة التي لا وجود لها ببساطة. كانت أرض الهاديان مضطربة وساخنة للغاية، لدرجة أن أي مادة بيولوجية من ذلك الوقت كانت ستُدمر أو تُحفظ في المقام الأول.

ومع ذلك، باستخدام التقنيات الجينية والجزيئية المتقدمة بدلاً من الاعتماد فقط على الحفريات الفيزيائية، تمكن العلماء من التحايل على هذه القيود وتحديد تاريخ لوكا بشكل أكثر دقة.

لماذا تعتبر المواعدة الدقيقة لـ LUCA مهمة؟

إن تاريخ LUCA الذي يعود إلى 4.2 مليار سنة مضت، والذي يمدد الجدول الزمني للحياة على الأرض بمقدار 400 مليون سنة أبكر من التقدير السابق البالغ 3.8 مليار سنة بناءً على السجل الأحفوري، يعد مهمًا لعدة أسباب.

• لمحة عابرة من الحياة. ويؤكد الجدول الزمني المنقح مدى سرعة ظهور الحياة بعد تشكل الأرض. في حين أن عمر الأرض حوالي 4.5 مليار سنة وكان معظمها في البداية منصهرًا، فإن ظهور الحياة عند 4.2 مليار سنة يشير إلى أن الحياة بدأت بمجرد أن أصبحت بيئة الكوكب صالحة للسكن إلى الحد الأدنى. ويشير هذا الظهور السريع إلى أن الظروف الضرورية للحياة قد تكون أقل قسوة وأكثر شيوعا في الكون مما كان يعتقد سابقا.
• تعقيد أشكال الحياة المبكرة. تشير نتائج الأبحاث الجديدة إلى أن بدائيات النوى الحديثة (الكائنات البسيطة وحيدة الخلية، وحقيقيات النوى، والبكتيريا، وما إلى ذلك) ربما كان لديها حجم جينوم يبلغ حوالي 2.5 مليون زوج قاعدي يشفر 2600 بروتين. تشير النتائج أيضًا إلى أن LUCA كان كائنًا بدائيًا لاهوائيًا قادرًا على إنتاج الطاقة من عملية توليد الخلايا (عملية تحويل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون إلى طاقة) وكان لديه شكل مبكر من الجهاز المناعي. تشير نتائج LUCA إلى أن الحياة المبكرة لم تكن تمتلك نظامًا مناعيًا أساسيًا قادرًا على الحفاظ على نفسه في الظروف القاسية فحسب، بل طورت أيضًا آليات بيولوجية معقدة في وقت مبكر. إنه يتحدى المفاهيم السابقة القائلة بأن الحياة البدائية كانت بسيطة للغاية ويسلط الضوء على التعقيد المتأصل في الحياة منذ بدايتها.
• سباقات التسلح التطورية القديمة. قد يكون وجود الجهاز المناعي السلفي في LUCA بمثابة تكيف مهم لدرء الفيروسات القديمة. ويشير هذا إلى أن سباق التسلح التطوري بين أشكال الحياة ومسببات الأمراض بدأ فور ظهور الحياة تقريبًا، مما يسلط الضوء على الصراع الدائم من أجل البقاء والتكيف الذي شكل تاريخ الحياة على الأرض.
• التفاعلات الجيولوجية والبيولوجية. تؤكد المواعدة المتقدمة لـ LUCA على الروابط بين جيولوجيا الأرض المتطورة وعلم الأحياء المتطور. تشير حقيقة أن الحياة يمكن أن تزدهر في مثل هذه البيئة المضطربة إلى تفاعل ديناميكي للغاية بين التغيرات الفيزيائية للأرض وتكيف الحياة، مما يغير فهمنا لكيفية تأثير العمليات الكوكبية على الحياة.
• الآثار المترتبة على علم الأحياء الفلكي. إن معرفة أن الحياة ظهرت بسرعة كبيرة على الأرض وتطورت آليات معقدة مثل الجهاز المناعي في مثل هذه الفترة الزمنية الجيولوجية القصيرة يوسع من إمكانية الحياة على الكواكب الأخرى. قد يؤدي هذا إلى تعديل معاييرنا للظروف الصالحة للسكن وما الذي يجب البحث عنه في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض.

في جوهر الأمر، هذا التأريخ الجديد من LUCA لا يضيف فقط بضع مئات الملايين من السنين إلى عمر الحياة على الأرض؛ إنه يعمق بشكل عميق فهمنا لمرونة الحياة وتعقيدها، ويغير طريقة تفكيرنا في الحياة على الأرض وعبر الكون.