همانطور که کشتی زنده ما به دور خورشید می چرخد، حلقه فعلی آن تقریباً گرد است. اما مدار زمین آنقدر که فکر می کنید پایدار نیست.
هر 405000 سال، مدار سیاره ما طولانی تر، 5 درصد بیضوی می شود و پس از مدتی به مسیر یکنواخت تری باز می گردد. ما مدت هاست می دانیم که این چرخه به نام “غیر مرکزی” باعث تغییرات آب و هوایی جهانی می شود، اما مشخص نیست که چگونه بر زندگی روی زمین تأثیر می گذارد. اکنون شواهد جدید نشان می دهد که مدار نوسانی زمین ممکن است بر تکامل بیولوژیکی تأثیر بگذارد.
تیمی از دانشمندان به سرپرستی لوک بوفور، دیرینه‌شناس در مرکز تحقیقات ملی فرانسه (CNRS)، شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد خروج از مرکز مداری، حداقل در پلانکتون‌های فتوسنتزی (فیتوپلانکتون)، باعث فوران گونه‌های جدید می‌شود.
کوکولیتوفورها جلبک های میکروسکوپی هستند که از نور خورشید استفاده می کنند. کوکولیتوفورها صفحات آهکی را در اطراف بدن تک سلولی نرم خود تشکیل می دهند. این پوسته‌های آهکی که کوکولیت نامیده می‌شوند، در فسیل‌ها فراوان هستند و اولین بار حدود ۲۱۵ میلیون سال پیش در تریاس بالایی ظاهر شدند. این موجودات اقیانوسی به قدری فراوان هستند که نقش عمده ای در چرخه مواد مغذی زمین دارند، به طوری که نیروهایی که بر حضور آنها تأثیر می گذارد می توانند تأثیر زیادی بر سیستم های زمینی داشته باشند.
بوفورت و همکارانش از میکروسکوپ های هوش مصنوعی برای اندازه گیری 9 میلیون کوکول استفاده کردند که مربوط به 2.8 میلیون سال تکامل در اقیانوس های هند و اقیانوس آرام است. آنها با استفاده از نمونه های با قدمت دقیق رسوبات اقیانوسی توانستند وضوح بسیار بالایی تا دو هزار سال به دست آورند. محققان از محدوده اندازه کوکلی برای تخمین تعداد گونه ها استفاده کرده اند، زیرا مطالعات ژنتیکی قبلی نشان داده است که گونه های مختلف در خانواده Noelaerhabdaceae کوکولیتوفورها را می توان بر اساس اندازه سلول تقسیم کرد.
محققان دریافتند که طول متوسط کولیک از یک چرخه منظم پیروی می کند که مربوط به یک چرخه 405000 ساله خروج از مرکز است. بزرگترین اندازه متوسط کوکسیدیا اندکی پس از بالاترین گریز از مرکز مداری ظاهر می شود و ربطی به اینکه زمین در دوره یخی یا بین یخبندان قرار دارد ندارد. بوفور و همکارانش در مقاله خود توضیح می دهند:
در اقیانوس های مدرن، بیشترین تنوع فیتوپلانکتون ها در مناطق استوایی یافت می شود. این مدل احتمالاً با دمای بالا و شرایط پایدار همراه است. این در حالی است که تغییرات فصلی گونه ها در عرض های جغرافیایی میانی بیشترین میزان را دارد و دلیل آن تضاد شدید دما در فصول مختلف است.
آنها دریافتند که همین الگو در طول دوره های زمانی طولانی که آنها مطالعه کردند وجود داشته است. همانطور که مدار زمین بیضوی تر می شود، فصول اطراف استوا برجسته تر می شوند و تفاوت بین آنها بیشتر می شود. این شرایط متغیرتر باعث تنوع بیشتر کوکولیتوفورها می شود.
تنوع بیشتر زیستگاه های اکولوژیکی به دلیل اندازه کوکلی ها و درجه کلسیفیکاسیون اعضای خانواده، منجر به افزایش گونه ها در زمانی که نوسانات فصلی زیاد است، می شود. Noelaerhabdaceae تغییرات برای سازگاری و رشد در یک محیط جدید.
تغییر اندازه کوکلی در دوره های زمانی مختلف: میوسن (چپ)، پلیستوسن (راست)
آخرین مرحله تکاملی شناسایی شده توسط محققان حدود 550000 سال پیش (در طی یک رویداد تشعشعی که در آن گونه های جدید جفیروکاپسا نشان دادن). بوفورت و همکارانش این تفسیر را با استفاده از داده های ژنتیکی گونه های زنده مدرن تایید کردند. با استفاده از داده های هر دو اقیانوس، آنها همچنین موفق شدند بین رویدادهای محلی و جهانی تمایز قائل شوند.
علاوه بر این، محققان با محاسبه میزان تجمع جرم در نمونه‌های رسوب، تأثیر بالقوه گونه‌های مورفولوژیکی متنوع را بر چرخه کربن زمین تعیین کردند. این موجودات از طریق فتوسنتز و تولید پوسته های سنگ آهک بر چرخه کربن تأثیر می گذارند. محققان نوشتند:
گونه های سبک تر (به عنوان مثال ای. هاکسلی و آقای Caribbeanica) بیشترین سهم را در استخراج کربن به صورت کربنات کوکولیت دارند. از آنجایی که گونه‌های فرصت‌طلب در اندازه متوسط فراوان‌تر می‌شوند، کربن کمتری در پوسته جاندارانی که با مرگ در کف اقیانوس تجمع می‌کنند ذخیره می‌شود.
بر اساس این یافته‌ها و سایر تحقیقات حمایتی، بوفورت و تیمش پیشنهاد می‌کنند که کاهش سرعت مشاهده‌شده بین خروج از مرکز و تغییرات آب و هوایی ممکن است نشان‌دهنده این باشد که کوکولیتوفورها، علاوه بر واکنش به تغییرات در چرخه کربن، ممکن است به خودی خود باعث ایجاد تغییراتی شوند. به عبارت دیگر، این موجودات کوچک به همراه سایر فیتوپلانکتون‌ها می‌توانند در واکنش به این رویدادهای مداری به تغییرات آب و هوایی زمین کمک کنند. اما برای تایید این موضوع به تحقیقات بیشتری نیاز است.
این مطالعه در مجله Nature منتشر شد.