دراسة: الحديد جزء لا يتجزأ من تطور الحياة على الأرض وعلى الكواكب الأخرى

ما هي أهمية الحديد؟

الحديد عنصر غذائي أساسي تتطلبه الحياة للنمو والازدهار، وتعود أهمية الحديد إلى تكوين كوكب الأرض، حيث "تم تحديد" كمية الحديد الموجودة في الوشاح الصخري للأرض بالظروف التي تشكل فيها الكوكب واستمرت في إحداث تداعيات كبيرة على كيفية تطور الحياة، والآن، اكتشف العلماء في جامعة أكسفورد الآليات المحتملة التي يؤثر بها الحديد على تطور أشكال الحياة المعقدة، والتي يمكن أيضاً استخدامها لفهم مدى احتمالية، أو عدم احتمالية ظهور أشكال الحياة المتقدمة على الكواكب الأخرى.

كمية الحديد في صخور الأرض

يقول المؤلف المشارك جون وايد، الأستاذ المشارك في المواد الكوكبية في قسم الأرض، أن "الكمية الأولية من الحديد في صخور الأرض'' يتم تحديدها من خلال ظروف تراكم الكواكب، والتي يتم خلالها فصل اللب المعدني للأرض عن وشاحها الصخري، فإذا كان هناك القليل جداً من الحديد في الجزء الصخري من الكوكب، مثل كوكب عطارد، فستكون الحياة غير محتملة، أما في حال وجود الكثير من الحديد، مثل المريخ، فقد يكون من الصعب الاحتفاظ بالمياه على السطح لأوقات مرتبطة بتطور الحياة المعقدة.

احتباس سطح الماء

في البداية، كانت ظروف الحديد على الأرض هي الأمثل لضمان احتباس سطح الماء، حيث كان الحديد أيضاً قابل للذوبان في مياه البحر، مما يجعله متاحاً بسهولة لإعطاء أشكال الحياة البسيطة دفعة قوية للنمو، ومع ذلك، بدأت مستويات الأكسجين على الأرض في الارتفاع منذ حوالي 2.4 مليار سنة، يشار إليها باسم "حدث الأكسجة العظيم"، حيث أدت زيادة الأكسجين إلى تفاعله مع الحديد، مما أدى إلى عدم ذوبان الحديد، وتسرب عدد جيغاتون من الحديد من مياه البحر، بحيث أصبح أقل توفراً لتطوير أشكال الحياة.

ويقول المؤلف المشارك هال دراكسميث، أستاذ بيولوجيا الحديد في معهد إم آر سي ويذرال للطب الجزيئي بجامعة أكسفورد: "كان على الحياة أن تجد طرقاً جديدة للحصول على الحديد الذي تحتاجه، فعلى سبيل المثال، تعد العدوى والتكافل وتعدد الخلايا سلوكيات تمكّن الحياة من التقاط واستخدام هذه المغذيات النادرة والحيوية بشكل أكثر كفاءة، إن تبني مثل هذه الخصائص كان من شأنه أن يدفع أشكال الحياة المبكرة إلى أن تصبح أكثر تعقيداً من أي وقت مضى، وفي طريقها للتطور إلى ما نراه من حولنا اليوم ".

ما علاقة الحديد بتطور الحياة؟

قد تكون الحاجة إلى الحديد كمحرك للتطور، وما يترتب على ذلك من تطور لكائن حي معقد قادر على الحصول على الحديد قليل التوفر، أمراً نادر الحدوث أو عشوائي، وهذا له آثار على مدى احتمال وجود أشكال الحياة المعقدة على الكواكب الأخرى.

ويقول البروفيسور دراكسميث: "من غير المعروف مدى انتشار الحياة الذكية في الكون، إن مفاهيمنا تعني أن الشروط اللازمة لدعم بدء أشكال الحياة البسيطة ليست كافية أيضاً لضمان التطور اللاحق لأشكال الحياة المعقدة، ولذلك، قد تكون هناك حاجة إلى مزيد من الاختيار من خلال التغييرات البيئية الشديدة، على سبيل المثال، كيف أن الحياة على الأرض بحاجة إلى إيجاد طريقة جديدة للوصول إلى الحديد، وقد تكون مثل هذه التغييرات الزمنية على نطاق الكوكب نادرة، أو عشوائية، مما يعني أن احتمالية الحياة الذكية قد تكون منخفضة أيضاً".

أهمية الحديد في تطور الحياة على الأرض

ومع ذلك، فإن معرفة مدى أهمية الحديد في تطور الحياة الآن قد يساعد في البحث عن كواكب مناسبة يمكنها تطوير أشكال الحياة، من خلال تقييم كمية الحديد في عباءة الكواكب الخارجية، قد يكون من الممكن الآن تضييق نطاق البحث عن الكواكب الخارجية القادرة على دعم الحياة.