نبذة تعريفية عن “علم الكيمياء الحيوية الأحفورية”

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الرابع

KFAS

علم الكيمياء الحيوية الأحفورية علوم الأرض والجيولوجيا

يدرس علم الكيمياء الحيوية الأحفورية العمليات الكيميائية الناتجة عن الكائنات الحيّة في العصور الجيولوجية الغابرة، ذلك لأن معظم المعلومات التي توافرت عن طبيعة الحياة في الأزمنة الجيولوجية القديمة.

قد أمكن الحصول عليها من خلال دراسة الأحافير: فإن الجزيئات العضوية في الصخور الرسوبية وفي الأحافير تحتفظ بسجل للعمليات الكيميائية التي حدثت داخل الكائنات الحية.

وتمثل المواد العضوية الموجودة في ترسبات الوقود الحفري (فحم حجري، نفط، زيت الطفل)، والموزّعة في الصخور والحجر الجيري تمثل بقايا الخلايا التي كانت قد تحولت كيميائياً إلى شكل أكثر استقراراً.

 

وتكون المكوّنات العضوية للخلايا الحيّة والفعالة نسبياً عرضة للتحولات الكيميائية والبكتيرية عند موت الكائن الحيّ.

ومن المعروف أن معظم المادة العضوية في الكائنات الحيّة تستهلك في عملية الأيض الغذائي لكائنات حيّة أخرى وتعود إلى البحار وإلى الجو، ولا يبقى منها إلّا جزء ضئيل داخل الترسبات حيث تبقى على حالها أو تتحول إلى مواد أكثر استقراراً.

ومما يجدر ذكره أن عقد مقارنة بين التركيب الجزيئي للمركبات العضوية الموجودة داخل الترسبات مع مثيلاتها المكوّنة للخلايا الحيّة يمكن الباحث من التعرف على أوجه الشبه وأوجه الاختلاف بين الكيمياء الحيوية في الحاضر والماضي.

 

الألكانات: Alkanes

تعتبر الفحوم الهيدروجينية المشبعة (الألكانات) من أكثر المركبات العضوية استقراراً، لذا فإن من المسلّم به أنها تمثل النواتج المتحولة للقسم الدهني من الخلية.

وتنقسم الألكانات في الصخور المترسّبة إلى فئتين رئيسيتين: الفحوم الهيدروجينية العادية، والفحوم الهيدروجينية (الايسوبرين) وهي مركبات سلسلية مؤلفة من وحدات، كل وحدة منها تحتوي على خمس ذرات من الفحم.

وتعتبر الفحوم الهيدروجينية بنوعيها العادي والسلسلي من أفضل المركبات التي تستخدم في صناعة الدهون في الوقت الحاضر.

 

ومع أنه يوجد عشرات آلاف من الايسوميرات (المتشابهات) (Isomers) والألكانات (C₂₀H₄₂)، إلّا أن هذين النوعين من المركبات هما المهيمنان في الخلايا الحيّة وفي الصخور الرسوبية.

وتشير الدلائل بوضوح إلى أن هذا النوع من التراكيب الكيماوية الحيوية يعود إلى حوالي 1500 مليون سنة.

 

مركبات البيرول الرباعية: Tetrapyrrole

إن الجزيئات التي تتألف منها مركبات البيرول الرباعية ذات التركيب الحلقي كاليخضور (الكلوروفيل) والهيمين (hemin) – وهو الذي ينشأ عن تبلور هيموغلوبين الدم– تستخدم من قبل جميع الكائنات الحيّة في عمليات التمثيل الضوئي للمواد الصبغية في خلايا النباتات والحيوانات.

وتتحول هذه المركبات داخل الصخور الرسوبية إلى مركبات البورفيرون المعدنية الأكثر استقراراً، وقد وجدت مثل هذه المركبات في صخور يعود تاريخها إلى حوالي 1.100 مليون سنة.

وتشير الدلائل إلى أن مركبات البيرول الرباعية قد استخدمت في عمليات تحول الطاقة في وقت مبكر من تاريخ الحياة على هذا الكوكب.

 

الجزيئات غير متماثلة الترتيب:

إن القدرة على تكوين مركبات ذات جزيئات غير متماثلة الترتيب هي من خصائص الكائنات الحيّة، ويرجع ذلك إلى أن الخمائر تعمل عامل حفّاز في عمليات الكيمياء الحيوية.

ومن الجدير بالذكر أن هذه المركبات تتمتع بفاعلية ضوئية، إذ تعمل محاليل هذه المركبات على تدوير مستوى استقطاب الضوء.

ولقد أمكن الكشف عن مثل هذه المركبات في النفط والتي يعود تاريخها إلى حوالي 400 مليون سنة.

 

ومن المعتقد أن الفحوم الهيدروجينية التي تتمتع بخاصية الفاعلية الضوئية هي مركبات الستيرانات (Steranes). التي اشتقت من ستيرويدات الخلايا (Steroids).

وإذا كان هذا الكلام صحيحاً، فإنه يدل على أن استعمال الخمائر والستيرويدات هو من الملامح المميّزة للحياة على هذا الكوكب في العصور الجيولوجية القديمة.

 

الأحماض الأمينية:

تشكل الأحماض الأمينية البنية الأساسية للبروتينات والتي يبلغ عددها (25) حمضاً.

ومع أن البروتينات ومعظم الأحماض الأمينية ليست شديدة الاستقرار في البيئة الجيولوجية، فإن سبعة من هذه الأحماض مستقرة، ويمكنها البقاء على حالها لفترة طويلة جداً، ولقد أمكن العثور عليها في الأحافير التي يعود تاريخها إلى عدة مئات من ملايين السنين.

وهذه الأحماض هي ألانين (alanine)، جليسين (glycine)، حمض الجلوتامين (glutamic acid)، ليوسين (leucine)، أيسوليوسين (isoleucine)، برولين (proline)، ڤالين (Valine).

 

أما بالنسبة للأحماض الأمينية العادية الأخرى كالسيرن (Serine)، الثريونين (Threonine) والأرجينين (Arginine)، وهي الأحماض غير المستقرة، فإن مثل هذه الأحماض لو تمّ الكشف عليها في الأحافير القديمة جداً، فإنها توجد ملوثة بالمواد العضوية الحديثة. 

ويعتبر هذا التلوث من المشاكل الخطيرة في الدراسات الخاصة بالكيمياء الحيوية الأحفورية.

 

ولقد دلّت الدراسات الخاصة بالكيمياء الحيوية الأحفورية أن عدداً من العمليات الكيميائية العادية المستخدمة في أيامنا هذه من قبل الكائنات الحية كانت تستخدم أيضاً منذ زمن غابر جداً.

والأساليب المستخدمة في علم الكيمياء الحيوية الأحفورية سيتم تطبيقها على العينات التي يتم إحضارها من خارج كوكب الأرض، للتأكد عما إذا كانت هناك حياة خارج هذا الكوكب، وإذا كان الأمر كذلك، فإننا سنعرف أيضاً عما إذا كانت مثل هذه الحياة تختلف عن الحياة فوق هذا الكوكب.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]