أحفورات أثرية في زجاج بركاني من فتحات حرارية قديمة في العصر الباليوبروتيروزوي حُفرت بواسطة كائنات مجهرية ربما كانت تبحث عن الفوسفور

دلائل قديمة مخبأة في الزجاج البركاني

قبل مليارات السنين، كان قاع البحر على الأرض مشهداً مضطرباً من الحمم والينابيع الحارة. تُظهر هذه الدراسة أن أشكالاً حية دقيقة كانت على الأغلب تحفر عبر الزجاج البركاني الطازج بحثاً عن مغذيات حيوية حتى في ذلك الوسط الغريب. من خلال قراءة «الغرافيتي» الكيميائي والمعدني الذي تركته، تساعد هذه العمل على تفسير كيف نجت الميكروبات المبكرة في بيئات قاسية وتقترح طرقاً جديدة للبحث عن آثار الحياة على عوالم أخرى.

سجل أحفوري مكتوب في الزجاج

تركز الدراسة على صخور عمرها 1.87 مليار سنة من تكوين فلاهرتي في جزر بيلتشر بشمال كندا. تشكلت هذه الصخور حيث اندلعت الحمم في مياه بحرية ضحلة، مكوِّنةً بازلتات «وسائدية» منتفخة وحطاماً زجاجياً يعرف بالهيالوكلاستيت. مدمجة مع هذه الطبقات البركانية توجد مؤشرات على فتحات حرارية قديمة — نحوات شبيهة بالمداخن، عقيدات غنية بالحديد الصدئ، وتكتلات كربوناتية — مما يشير إلى أن سوائل ساخنة مشحونة بالمعادن كانت تتسرب عبر قاع البحر. تُعتبر نظم الفتحات هذه موطنات محتملة للحياة المبكرة لأنها توفر تدرجات كيميائية قوية يمكن للميكروبات أن تستغلها لتوليد الطاقة.

مسارات مجهرية لحياة مخفية

داخل الزجاج البركاني المتغير، يجد الباحث شبكات من هياكل كروية وأنبوبية دقيقة تُسمى الأحفورات الأثرية — أحافير أثرية تسجل النشاط بدلاً من حفظ الأجسام. تتسم الكرات بتجانس ملحوظ في الحجم، عادة حوالي 14 ميكرومتراً عبر القطر، وتظهر على شكل خرز متصل بخيط من المادة العضوية. تكشف التصويرات المفصّلة والميكروسكوب الطيفي أن هذه الكرات تتألف أساساً من معدن التيتانيت مختلطاً بمادة عضوية غنية بالكربون، بينما تحتوي المناطق المجاورة على حبيبات نانوية من الأباتيت (معدن فوسفاتي) والليبدوكروسايت (أكسيد حديد). الارتباط الوثيق بين هذه المعادن، إلى جانب أشكال الكرات وأحجامها المتسقة، يشير إلى أصل تكون فيه الميكروبات حفرت عبر الزجاج ثم تم تمعدنها لاحقاً.

الحفر بحثاً عن مغذّيات في الصخر الحار

تشير توزع معادن الفوسفور والحديد إلى سبب محدد دفع الميكروبات إلى حفر الزجاج البركاني: استخراج الفوسفور، وهو مكوّن أساسي للحمض النووي وغشاء الخلايا والجزيئات الحاملة للطاقة. تتجمع العديد من حبيبات الأباتيت بالقرب من، ولكن ليس داخل، الأحافير الكروية وتتشابك مع المادة العضوية وأكاسيد الحديد. يُفسَّر هذا النمط بشكل أفضل إذا ما استخدم الميكروبات المبكرة أحماضاً عضوية لإذابة الزجاج، مطلِقين كميات ضئيلة من الفوسفور والحديد. ربما استُهلك جزء من هذا الفوسفور للنمو، في حين أعيد ترسيب جزء آخر على شكل أباتيت، مع تكوّن الحديد على هيئة ليبدوكروسايت. تضيف الهياكل الأنبوبية من التيتانيت الغنية بالمادة العضوية والمصفوفة في مجموعات متوازية نمطاً ثانياً من الأحافير الأثرية يشبه أنابيب ميكروبية في مواقع حرارية معاصرة وقديمة، مما يدعم الأصل البيولوجي.

بصمات الكربون والكبريت للميكروبات القديمة

بعيداً عن الأشكال والمعادن، تحمل الصخور توقيعات كيميائية قوية للحياة. نظائر الكربون في كل من المادة العضوية والكلس المحيط خفيفة بشكل غير عادي، بما يتوافق مع القيم المتوقعة عندما تستخدم الميكروبات مركبات غير عضوية كمصادر للطاقة ثم يُؤكسد حيويتها أثناء الدفن. في الوقت نفسه، تُظهر نظائر الكبريت في البيريت من الصخر الزيتي الأسود المجاور أنماطاً تتوافق مع اختزال الكبريتات الميكروبي بدلاً من تفاعلات كيميائية محضة. تشيران هذه البيانات النظيرية مجتمعة إلى أن ميكروبات كيموليثوتروفية — كائنات تعيش على طاقة مشتقة من مواد صخرية ومصدرية من الفتحات بدلاً من ضوء الشمس — كانت نشطة في هذا الوسط القاعي القديم، وأن بقاياها أُعيد تدويرها لاحقاً إلى معادن جديدة.

ماذا تخبرنا هذه الآثار القديمة اليوم

منفصلة، قد يُفهم أي دليل بمفرده — أشكال معدنية غريبة، كربون غير عادي، أو معادن حديد وفوسفاط محددة — بدون استدعاء الحياة. لكن في تكوين فلاهرتي تظهر هذه الأدلة معاً، في الأماكن الصحيحة، وبالعلاقات المناسبة إلى بعضها البعض. تستنتج الدراسة أن كائنات دقيقة حفرت ذات مرة في الزجاج البركاني الساخن قرب فتحات حرارية ضحلة، على الأرجح بحثاً عن الفوسفور والحديد لتغذية أيض يعتمد على الصخور. نقش نشاطها سجلاً دائماً في قاع البحر، محفوظاً اليوم كأنفاق وكرات مملوءة بالمعادن. من خلال إظهار كيفية تمييز مثل هذه الآثار الدقيقة والتحقق منها عبر خطوط دليل متعددة، تقوّي هذه الدراسة حجة استخدام ميزات مماثلة في الزجاج البركاني كدلائل على ماضٍ حيوي عميق على الأرض — وكأدلة محتملة في البحث عن الحياة على كواكب صخرية أخرى.

الاستشهاد: Papineau, D. Ichnofossils in volcanic glass from palaeoproterozoic hydrothermal vents were burrowed by microorganisms probably seeking phosphate. Commun Earth Environ 7, 361 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03359-5

الكلمات المفتاحية: فتحات حرارية قديمة, أحفورات أثرية ميكروبية, تعدّل الزجاج البركاني, حياة الأرض المبكرة, الميكروبات الباحثة عن الفوسفور