آب سرد چطور به تکامل حیات چندسلولی پیچیده پشتیبانی کرد؟_باماها

سیمپسون به‌طور خاص دراین‌باره کنجکاو می بود که آیا جلبک‌هایی که به حلقه دارای بیشترین ویسکوزیته راه اشکار کرده اند، راه حلهایی برای افزایش شدت شنا کردن اشکار کرده‌اند.

جلبک‌ها فتوسنتزکننده می باشند، به این علت از خورشید انرژی می‌گیرند. اما آن‌ها باید مواد مغذی نظیر فسفر را از محیط بگیرند، به این علت حرکت هم چنان برای بقای آن‌ها اهمیت دارد. نگه داری همان سطح از مواد مغذی در محیط دارای ویسکوزیته بالا الزام راهی برای نگه داری شدت است.

قیاس شدت این خوشه‌ها با سلول‌های فردی وسط ژل نوشته جالبی را آشکار کرد: همه با شدت شبیهی شنا می‌کردند. جلبک‌ها با همکاری به گفتن یک گروه می‌توانستند حرکت خود را نگه داری کنند.

هنگامی دانشمندان این خوشه های کوچک را از ژل دارای ویسکوزیته بالا برداشتند و در ژلی با ویسکوزیته پایین قرار دادند، سلول‌ها به هم چسبیدند و تا صد نسل دیگر که دانشمندان به مشاهده آن‌ها ادامه دادند، به همین شکل باقی ماندند. به‌حرف های‌ی سیمپسون، هر تغییری که آن‌ها برای زنده ماندن در محیط دارای ویسکوزیته بالا دچار آن شدند، به سختی برگشت‌پذیر می بود و احتمالا این کار به جای تغییری مختصر‌زمان، در واقع حرکتی به سمت تکامل می بود.

در ژلی به چسبناکی اقیانوس‌های باستانی، سلول‌های جلبک با هم همکاری کردند. آن‌ها در کنار هم جمع شدند و حرکات تاژک‌های خود را هماهنگ کردند تا سریع تر شنا کنند. هنگامی آن‌ها مجدد در محیط دارای ویسکوزیته عادی قرار داده شدند، هم چنان در کنار هم ماندند.

جلبک‌های امروزی حیوانات ابتدایی نیستند اما به‌حرف های‌ی سیمپسون این حقیقت که این فشارهای فیزیکی موجودات تک‌سلولی را وادار کرد سبک زندگی جدیدی در پیش بگیرند و این تحول به سختی قابل برگشت می بود، زیاد قوی است. او فکر می‌کند اگر دانشمندان این ایده را بازدید کنند که هنگامی ارگانیسم‌ها زیاد کوچک می باشند، ویسکوزیته بر وجود آن‌ها تسلط دارد، می‌توانیم بینش‌هایی درمورد شرایطی به دست آوریم که امکان پذیر تبدیل تکامل اشکال بزرگ حیات شد.

ما به‌گفتن موجودات بزرگ زیاد به غلظت مایعات حوالی خود فکر نمی‌کنیم. این بخشی از توانایی زندگی روزمره ما نیست و آنقدر بزرگ هستیم که ویسکوزیته تاثییر خاصی روی ما ندارد.

از وقتی که سیمپسون برای اولین بار فهمید شد این چنین محدودیت‌هایی در حرکت می‌تواند مانع بزرگی برای حیات میکروسکوپی باشد، این نوشته ذهن او را دچار کرده که ویسکوزیته امکان پذیر در پیدایش حیات پیچیده زیاد مهم بوده باشد.

نیک باترفیلد از دانشگاه کمبریج که تکامل حیات اولیه را مطالعه می‌کند، می‌گوید: «به‌نظر نمی‌رسد پیش از سیمپسون فردی درمورد توانایی فیزیکی موجودات  از وجود درون اقیانوس در طول زمین گوی برفی زیاد فکر کرده باشد.» با‌این‌حال، او ایده کارل را حاشیه‌ای می‌خواند. زیاد تر تئوری‌ها درمورد تاثییر زمین گوی برفی روی تکامل حیوانات چندسلولی، گیاهان و جلبک‌ها روی سطوح اکسیژن تمرکز دارد که از روی سطوح ایزوتوپ‌های حاضر در سنگ‌ها استنباط می‌بشود.

جوخن بروکس از دانشگاه ملی استرالیا می‌گوید فرضیه سیمپسون چند مشکل دارد. بروکس می‌گوید اول این که اشکار نیست جانوران ابتدایی آزادانه در آب شنا می‌کردند. برخی از اولین فسیل‌های جانوری مربوط به جانورانی بودند که کف اقیانوس زندگی می‌کردند. علاوه‌بر‌این، جدول زمان‌بندی منشا جانوران زیاد نامشخص است. مطابق برخی از تخمین‌ها، دوره زمین گوی برفی امکان پذیر با آخرین جد مشترک حیوانات همخوانی داشته باشد. اما به‌حرف های‌ی بروکس، همه این‌ها بر پایه استنتاج‌های مولکولی از دی‌ان‌ای است که تایید آن‌ها دشوار است. باترفیلد نیز درمورد این عدم قطعیت او گفت: «شواهدی وجود ندارد که نشان دهد موجودی مدتی بعد از زمین گوی برفی بزرگ شد.»

یقیناً بروکس آزمایش سیمپسون را هوشمندانه و قشنگ توصیف می‌کند و می‌گوید زمین گوی برفی تبدیل تکامل حیات پیچیده جانوری شده باشد یا نه، این حقیقت که ارگانیسم‌ها امکان پذیر با تشکیل حرکت جمعی به ویسکوزیته بالا عکس العمل نشان دهد، با لیاقت فهمیدن بهتر است.

بروکس کنجکاو است که اگر آزمایش شبیهی روی قیفی‌تاژک‌داران (choanoflagellates) انجام بشود که موجودات کوچکی می باشند که نسبت‌به جلبک‌ها ربط نزدیک‌تری با حیوانات دارند، چه اتفاقی می‌افتد.

قیفی‌تاژک‌داران برای به دست آوردن غذا کاملاً به شکار متکی می باشند (توانایی فتوسنتز ندارند)، به این علت دربرابر کندی ناشی از ویسکوزیته بالا صدمه‌پذیر می باشند. اگر آن‌ها تحت شرایط ویسکوزیته بالا اغاز به تشکیل اشکال چندسلولی کنند، می‌توان او گفت نتایج سیمپسون نشانگر واقعیتی کلی‌تر درمورد نحوه عکس العمل موجودات زنده به محیط حوالی خویش است.

سیمپسون درحال مطالعه روی قیفی‌تاژک‌داران است و در تلاش است تا دریابد آن‌ها چطور زندگی می‌کنند. او می گوید آن‌ها موجوداتی قشنگ و پیچیده می باشند و به اشکال مختلفی ظاهر خواهد شد: برخی  شناگرانی پرسرعت با تاژک‌های بلند و برخی شناگرانی کند می باشند که در مسیر مارپیچ حرکت می‌کنند و برخی به یک سطح می‌چسبند تا رشد کنند. آن‌ها رابطه جنسی دارند، با هم ادغام خواهد شد و کلنی‌هایی با اشکال گوناگون راه اندازی خواهند داد. اگر آن‌ها را فشرده کنید، انگار تاژک‌های خود را از دست خواهند داد و به آمیب تبدیل خواهد شد. مهم‌تر از همه این که، آن‌ها زمان عکس العمل به چالش‌های محیطی کاملا تازه، توانمندیها و سازگاری زیاد بالایی دارند.