الإسفنج القديم قد يكون أول حيوانات الأرض، حسبما تظهر أدلة جديدة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

مع تتبع الباحثون الحفريات الكيميائية في الصخور القديمة إلى أسلاف الإسفنجيات الحالية.

فريق من الجيوكيميائيين في مع كشفت عن علامات مقنعة في الصخور القديمة تشير إلى أن بعض الحيوانات الأولى على الأرض ربما كانت أسلاف الإسفنج البحري اليوم.

وفي دراسة نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلومويصف الباحثون اكتشافهم لـ”أحافير كيميائية” في عينات صخرية عمرها أكثر من 541 مليون سنة. هذه الآثار الكيميائية هي البقايا المحفوظة للجزيئات الحيوية التي كانت تنتمي في السابق إلى كائنات حية ثم أصبحت فيما بعد مدفونة ومتغيرة ومحبوسة في الرواسب على مدى فترات زمنية هائلة.

الحفريات الكيميائية التي تم تحديدها حديثًا هي أنواع خاصة من الستيرونات، وهي الشكل المستقر جيولوجيًا للستيرول، مثل الكوليسترول، الموجود في أغشية الخلايا للكائنات الحية المعقدة. تتبع الباحثون هذه الستيرانات الخاصة إلى فئة من الإسفنج البحري تعرف باسم الإسفنجيات الديموسبونج. اليوم، تأتي الإسفنجيات الديموغرافية في مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأحجام والألوان، وتعيش في جميع أنحاء المحيطات كمغذيات مرشحة ناعمة واسفنجية. ربما كان لنظرائهم القدماء خصائص مماثلة.

يقول روجر سامونز، أستاذ شلمبرجير لعلم الأحياء الجيولوجية الفخري في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب (EAPS) في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “لا نعرف بالضبط كيف كانت تبدو هذه الكائنات في ذلك الوقت، لكنها بالتأكيد كانت تعيش في المحيط، وكانت أجسامها رخوة، ونفترض أنها لم يكن لديها هيكل عظمي من السيليكا”.

يقدم اكتشاف المجموعة للحفريات الكيميائية الخاصة بالإسفنج دليلًا قويًا على أن أسلاف الديسبونجيات كانوا من بين أوائل الحيوانات التي تطورت، ومن المحتمل أنهم فعلوا ذلك في وقت أبكر بكثير من بقية مجموعات الحيوانات الرئيسية على الأرض.

مؤلفو الدراسة، بما في ذلك سامونز، هم المؤلف الرئيسي وزميل ما بعد الدكتوراه السابق في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا EAPS Crosby لبنى شاور، التي تعمل الآن عالمة أبحاث في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، إلى جانب جوردون لوف من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد، وبنجامين أوفيجيس من جامعة كورنيل، وأليكس زومبيرج من أبحاث GeoMark في هيوستن، وباكو كارديناس من جامعة أوبسالا في السويد، وخوسيه لويس جينر من جامعة ولاية نيويورك. علوم البيئة والغابات.

الإسفنج على المنشطات

تعتمد الدراسة الجديدة على النتائج التي ذكرتها المجموعة لأول مرة 2009. وفي تلك الدراسة، حدد الفريق الحفريات الكيميائية الأولى التي يبدو أنها مستمدة من الإسفنج القديم. وقاموا بتحليل عينات صخرية من نتوء في عمان، ووجدوا وفرة مذهلة من الستيرينات التي حددوا أنها البقايا المحفوظة لمركب 30 كربون (C)₃₀) الستيرول – وهو شكل نادر من الستيرويد الذي أظهروه أنه من المحتمل أن يكون مشتقًا من الإسفنج البحري القديم.

تم العثور على الستيرانات في صخور قديمة جدًا وتشكلت خلال العصر الإدياكاري، والذي يمتد من حوالي 541 مليونًا إلى حوالي 635 مليون سنة مضت. حدثت هذه الفترة قبل العصر الكمبري مباشرة، عندما شهدت الأرض انفجارًا مفاجئًا وعالميًا لحياة معقدة متعددة الخلايا. ويشير اكتشاف الفريق إلى أن الإسفنج القديم ظهر في وقت أبكر بكثير من معظم أشكال الحياة متعددة الخلايا، وربما كان من أوائل الحيوانات التي ظهرت على الأرض.

ومع ذلك، بعد وقت قصير من نشر هذه النتائج، ظهرت فرضيات بديلة لتفسير عدوى C₃₀ أصول steranes، بما في ذلك أن المواد الكيميائية يمكن أن تكون ناتجة عن مجموعات أخرى من الكائنات الحية أو عن طريق العمليات الجيولوجية غير الحية.

يقول الفريق إن الدراسة الجديدة تعزز فرضيتهم السابقة القائلة بأن الإسفنج القديم ترك وراءه هذا السجل الكيميائي الخاص، حيث حددوا أحفورة كيميائية جديدة في نفس صخور ما قبل الكمبري والتي يكاد يكون من المؤكد أنها بيولوجية الأصل.

بناء الأدلة

كما هو الحال في عملهم السابق، بحث الباحثون عن حفريات كيميائية في الصخور التي يعود تاريخها إلى العصر الإدياكاري. حصلوا على عينات من عينات الحفر والنتوءات في عمان وغرب الهند وسيبيريا، وقاموا بتحليل الصخور بحثًا عن بصمات الاستيرانات، وهو الشكل المستقر جيولوجيًا من الستيرول الموجود في جميع حقيقيات النوى (النباتات والحيوانات وأي كائن حي له نواة وعضيات مرتبطة بغشاء).

يقول سامونز: “أنت لست حقيقي النواة إذا لم يكن لديك ستيرولات أو دهون غشائية مماثلة”.

يتكون الهيكل الأساسي للستيرول من أربع حلقات كربون مندمجة. يمكن أن ترتبط السلسلة الجانبية الكربونية الإضافية والإضافات الكيميائية ببنية الستيرول وتوسعها، اعتمادًا على ما يمكن أن تنتجه جينات الكائن الحي. في البشر، على سبيل المثال، يحتوي كوليسترول الستيرول على 27 ذرة كربون، بينما يحتوي الستيرول في النباتات بشكل عام على 29 ذرة كربون.

يقول شاور: “من غير المعتاد العثور على ستيرول يحتوي على 30 ذرة كربون”.

وكانت الحفرية الكيميائية التي حددها الباحثون في عام 2009 عبارة عن ستيرول يحتوي على 30 كربون. علاوة على ذلك، قرر الفريق أنه يمكن تصنيع المركب بسبب وجود إنزيم مميز يتم ترميزه بواسطة جين شائع في الإسفنجيات الديموسبونجية.

في دراستهم الجديدة، ركز الفريق على كيمياء هذه المركبات وأدرك أن نفس الجين المشتق من الإسفنج يمكن أن ينتج ستيرولًا أكثر ندرة، يحتوي على 31 ذرة كربون (C).₃₁). عندما قاموا بتحليل عينات الصخور الخاصة بهم بحثًا عن C₃₁ steranes، فقد وجدوها بكميات مذهلة، جنبًا إلى جنب مع C₃₀ steranes.

يقول شاور: “كانت هذه الأجسام الغريبة موجودة طوال الوقت”. “لقد تطلب الأمر طرح الأسئلة الصحيحة للبحث عنها وفهم معناها حقًا ومن أين أتت.”

حصل الباحثون أيضًا على عينات من الإسفنجيات الديموغرافية الحديثة وقاموا بتحليلها بحثًا عن C₃₁ الجامدة. ووجدوا أن الستيرول، السلائف البيولوجية لبكتيريا C₃₁ steranes الموجودة في الصخور – موجودة في بعضها صِنف من الديموسبونج المعاصرة. وبالمضي قدمًا إلى أبعد من ذلك، قاموا بتركيب ثمانية أنواع مختلفة من C₃₁ الستيرولات في المختبر كمعايير مرجعية للتحقق من بنيتها الكيميائية. بعد ذلك، قاموا بمعالجة الجزيئات بطرق تحاكي كيفية تغير الستيرولات عند ترسبها ودفنها وضغطها على مدى مئات الملايين من السنين. ووجدوا أن منتجات اثنين فقط من هذه الستيرول كانت متطابقة تمامًا مع شكل C₃₁ الستيرول الذي وجدوه في عينات الصخور القديمة. إن وجود اثنين وغياب الستة الآخرين يدل على أن هذه المركبات لم يتم إنتاجها عن طريق عملية غير بيولوجية عشوائية.

إن النتائج، التي عززتها خطوط بحث متعددة، تدعم بقوة فكرة أن الأجسام الفضائية التي تم العثور عليها في الصخور القديمة قد تم إنتاجها بالفعل بواسطة كائنات حية، وليس من خلال العمليات الجيولوجية. علاوة على ذلك، من المحتمل أن تكون تلك الكائنات هي أسلاف الإسفنجيات الديموسبونجية، والتي احتفظت حتى يومنا هذا بالقدرة على إنتاج نفس السلسلة من المركبات.

يقول سامونز: “إنه مزيج مما يوجد في الصخر، وما يوجد في الإسفنج، وما يمكنك صنعه في مختبر الكيمياء”. “لدينا ثلاثة أدلة داعمة ومتفق عليها بشكل متبادل، تشير إلى أن هذه الإسفنجيات هي من بين أقدم الحيوانات على وجه الأرض.”

ويضيف شاور: “في هذه الدراسة، نوضح كيفية التحقق من العلامات الحيوية، والتحقق من أن الإشارة تأتي حقًا من الحياة وليس التلوث أو الكيمياء غير البيولوجية”.

الآن بعد أن أظهر الفريق C₃₀ و ج₃₁ تعتبر الستيرول إشارات موثوقة للإسفنج القديم، ويخططون للبحث عن الحفريات الكيميائية في الصخور القديمة من مناطق أخرى من العالم. يمكنهم فقط معرفة من الصخور التي أخذوا عينات منها حتى الآن أن الرواسب والإسفنج تشكلت في وقت ما خلال العصر الإدياكاري. ومع المزيد من العينات، سيكون لديهم فرصة لتضييق نطاق البحث عن الوقت الذي تشكلت فيه بعض الحيوانات الأولى.

المرجع: “التوصيف الكيميائي لستيرول C31 من الإسفنج ونظائرها من أحفورات النيوبروتيروزويك” بقلم لبنى شاور، وجوردون د. لوف، وبنجامين تي. أوفيجيس، وجي. أليكس زومبيرج، وباكو كارديناس، وخوسيه لويس جينر، وروجر إي. سامونز، 29 سبتمبر 2025، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2503009122

تم دعم هذا البحث جزئيًا من قبل صندوق MIT Crosby، وبرنامج زمالة ما بعد الدكتوراه المتميز، ومؤسسة Simons Foundation Collaboration on Origins of Life، ومؤسسة Simons Foundation Collaboration on Origins of Life. ناسا برنامج علم الأحياء الخارجي.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.