الحياة الأولية على الأرض

^مقدمة ^

&يفترض أحد أكثر نماذج نشأة، وتطور الحياة على الأرض قبولا، أن الأرض قد تعرضت للتسخين خلال المليار سنة الأولى من عمرها، وذلك بسبب الطاقة الناتجة عن سقوط الكويكبات، والتراص الناجم عن الجاذبية، وتحلل المواد المشعة، وقد أدى ارتفاع الحرارة إلى صهر الحديد، وغوصه نحو مركز الأرض، بينما طفت المواد الخفيفة على السلح، نتج عن هذه العملية تحول جسم الأرض المتجانس في البداية إلى جسم متطبق غير متجانس، تركز فيه الحديد في النواة، وبقي تركيب المعطف شبيهة بالتركيب الأصلي للأرض، بينما تكونت القشرة السطحية من العناصر الخفيفة. رأى كل من بريس، وسيفر( Press and Siever)، انطلاقا من هذا النموذج أن التمايز ربما يعد من أكثر الحوادث تأثير في تاريخ الأرض، حيث أدى إلى تشكل القشرة، ثم إلى تشكل القارات، ثم إلى تعريب الغازات من باطن الأرض، والتي أدت في النهاية إلى تكوين الغلاف الجوي، والمحيطات.&

&على الرغم من أن تفاصيل هذا النموذج هي تأملية، فإن هناك اتفاق عامة على أن الأرض قد تعرضت خلال المليار سنة الأولى من تاريخها إلى تغيرات عنيفة أدت إلى إزالة القشرة الأصلية ( لم يتم العثور على أية صخور يزيد عمرها عن 3 , 8 مليار سنة)، وقد ساهمت البراكين عندما سخنت الأرض، ولفت المواد الخفيفة على السطح، في تزويد الجو الأرضي بكميات كبيرة جدا من كل من الغازات التالية : كبريت الهيدروجين، الهيدروجين ، بخار الماء، النيتروجين، وثاني أكسيد الكربون، وقد اختلف مصير هذه الغازات، على الشكل التالي:

1 - ساهم غاز H2S في تشكيل كبريتات الحديد، وتخرب جزء منه بالتفاعلات الكيميائية الضوئية ، لذلك فقد كان الضغط الجزئي لهذا الغاز منخفضة.

2 - هاجر غاز الهيدروجين نحو الفضاء الخارجي، وذلك بسبب خفته الكبيرة .

3- تكتف بخار الماء.

4 - بقي كل من غاز النيتروجين وثاني أكسيد الكربون، المركبين الرئيسين للغلاف الجوي.

أما بالنسبة لكل من NH3 و CH4 فلم يكونا موجودين إلا على شكل آثار، كما كانا يتخربان بالتفاعلات الكيميائية الضوئية .

أصبحت كمية غاز ثاني أكسيد الكربون الموجودة في الجو منذ ثلاثة مليارات سنة كافية لتسبب تحوية كيميائية عنيفة، وذلك بسبب ارتفاع الحموضة في المياه السطحية، وقد أدت هذه التجوية إلى انحلال كميات كافية من السيليكا، لتشكل كميات كبيرة من رسوبيات الشيرت، والكوارتز في البريكمبري.&

&كانت الحياة في مثل هذا الجو المجرد من الأكسيجين، مقتصرة على وحيدات الخلية التي يمكنها أن تعيش في ظروفي مرجعة، كالبكتريا المرجعة للكبريتات، التي تصادف اليوم في المياه الراكدة في الأوساط غير الهوائية.

يعد الستروماتوليت، الذي اكتشف في شمال غرب أستراليا، والذي يعود عمره إلى 3.5 مليار سنة، أول دليل على وجود الحياة على الأرض، وذلك على الرغم من أن البعض يعتقد أنه يمكن للتزايد الذي حصل منذ 3.8 مليار سنة في نسبة النظير 12C إلىC13 في الرسوبيات، بالمقارنة مع النسبة بين هذين النظيرين في الأرض الأولية، أن يعد دليلا على أن الحياة قد بدأت على الأرض منذ ذلك الزمن، وذلك کون نظائر الكربون الثابتة تميل باتجاه زيادة نسبة 12C خلال عمليات التركيب الضوئي .

تدعي أول الكائنات العضوية التي تم اكتشافها بروکاریوت( Prokaryotes )، أي تحت النووية، وذلك لأن مادتها المنشئية غير مرتبطة بخلايا نووية، وهي كائنات عديمة الجنس ( لا جنسية ). وكانت ذاتية التغذية ضوئية، أي أنها كانت تستخدم الضوء كمصدر طاقة، وغاز ثاني أكسيد الكربون كمصدر رئيس الكربون الخلية CH20، وتحتاج مثل هذه الكائنات لكي تتوالد فقط إلى مصدر طاقة اختزالية كغاز کبریت الهيدروجين، في بيئة مائية مناسبة، وذلك كما في التفاعل التالي:

Co2+2H2S -------------CH2O+2S+H2O

بعد تطور ما يسمى بمركز تفاعل شبه الكلوروفيل ((Chlorophyll - like Reaction Center أهم حدث جديد قد حصل بعد نشوء البروکاریوت، وهو ذو طاقة أكسدة - إرجاع قادرة بوجود الضوء على فصل الماء إلى +H، و -(OH)، و كانت هذه الكائنات الجديدة تستخدم الماء كوسيط مختزل، وتنتج الأكسيجين كناتج جاني كما في التفاعل التالي:

CO2+H2O+light+chlorophyll -------------CH2O+O2

وهكذا فقد بدأت العضويات بإنتاج الأكسيجين، وقد منح هذا التطور السبب لنشوء الإشنیات الخضراء، والزرقاء Blue - Green Algae، التي تحتاج إلى جزيء الأكسجين لإنتاج بعض منتجاتها الأيضية ( وهي مجموعة العمليات المتصلة ببناء البروتوبلاسما )، كالستيرولات Steroles، والحموض الدسمة، والكارتينويدات، وغيرها، وتعد هذه الأشنيات السبب الرئيس في تراكم الأكسيجين في الغلاف الجوي.

كانت نسبة الأكسيجين تتزايد في المحيطات الأرضية، مع ازدياد انتشار العضويات المنتجة له، لكن هذا الأكسيجين كان يستهلك في البداية من قبل العديد من المواد الهاضمة له، كالحديد الثنائي، والسولفيدات، وذلك قبل أن يتمكن الأكسيجين الحر من أن يبدأ بالتراكم في الغلاف الجوي ، وقد بقيت المحيطات غير أكسيجينية في البروتيروزوي المبكر.