نقش جلبک در پیدایش زمین

در این مقاله به زبانی ساده و برای عموم خوانندگان بررسی می‌کنیم که چگونه جلبک‌ها (به‌ویژه سیانوباکتری‌ها) در مراحل ابتدایی زمین نقش کلیدی در تولید اکسیژن و تبدیل سیاره‌ای غیرقابل سکونت به زیست‌پذیر ایفا کردند. ابتدا قدمت و ظاهر اولیه‌ی این موجودات را مرور می‌کنیم، سپس چگونگی فتوسنتز و آزادسازی اکسیژن توسط آن‌ها را توضیح می‌دهیم و در نهایت تأثیرات زیست‌محیطی این فرایند را در ایجاد جوّ قابل تنفس و شکل‌گیری حیات پیچیده بررسی خواهیم کرد.

۱. پیدایش جلبک‌ها در زمین

در اعماق دوران ارکا‌ییک (بیش از ۲٫۵ میلیارد سال پیش)، نخستین موجودات فتوسنتزکننده که شبیه جلبک‌های امروزی یا سیانوباکتری‌ها بودند، در آب‌های گرم کم‌عمق ظهور کردند  . شواهد دیرینه‌شناسی از سنگ‌نمونه‌های استروماتولیت نشان می‌دهد این جلبک‌ها با ساختار لایه‌ای خاص خود، در حدود ۳٫۵ میلیارد سال پیش در سواحل نخستین اقیانوس‌ها مستقر شده بودند  .

۲. فتوسنتز اولیه و تولید اکسیژن

جلبک‌ها با به‌کارگیری کلروفیل در واکنش‌های فتوسنتزی، دی‌اکسیدکربن و آب را به گلوکز و اکسیژن تبدیل می‌کردند. این فرایند، در آن زمان، برای نخستین بار اکسیژن مولکولی را به اتمسفر زمین افزود  . پیش از آن، جوّ زمین کاملاً بدون اکسیژن و غنی از گازهای دی‌اکسیدکربن و متان بود که برای حیات پیچیده نامناسب بودند  .

۳. رخداد بزرگ اکسیژن (Great Oxidation Event)

حدود ۲٫۴ تا ۲٫۰ میلیارد سال پیش، با انباشت تدریجی اکسیژن تولیدشده توسط جلبک‌ها در هوا و اقیانوس‌ها، روندی موسوم به «رخداد بزرگ اکسیژن» رخ داد. در این دوره، اکسیژن آزادشده ابتدا با آهن محلول در آب واکنش داده و چینش‌های آهنی لایه‌ای (banded iron formations) را پدید آورد   . پس از پر شدن «سینک»های جذب اکسیژن (مانند آهن و گازهای احیاشونده)، اکسیژن تا سطح قابل توجهی در اتمسفر باقی ماند و جوّ زمین را برای گونه‌های هوازی مناسب ساخت  .

۴. تأثیر بر شکل‌گیری زندگی پیچیده

افزایش غلظت اکسیژن در جوّ زمینه را برای تکامل حیات چندسلولی و پیچیده فراهم کرد. اکسیژن بیشتر باعث ایجاد لایه اُزن شد که پرتوهای مضر فرابنفش خورشید را جذب می‌کرد و امکان سکونت در خشکی را به‌تدریج مهیا نمود  . در نتیجه، پس از میلیاردها سال زندگی میکروبی، زمین به تدریج میزبان گیاهان و جانوران بزرگ‌تر و پیچیده‌تر گردید.

۵. درس‌هایی برای امروز

امروزه جلبک‌ها نه‌تنها میراث‌دار نقشی سازنده در تاریخ زمین‌اند، بلکه در فناوری‌های نوین جذب کربن و تصفیه هوا نیز الهام‌بخش‌اند. شناخت بهتر مکانیزم‌های باستانی فتوسنتز و مدیریت «سینک»ها و «منابع» اکسیژن می‌تواند به راهکارهای مقابله با تغییرات اقلیمی و بازگرداندن تعادل کره زمین کمک کند  .