โดย ชาร์ลส์ Q. ชอย เผยแพร่มิถุนายน 03, 2017 เว็บบาคาร่า เมื่อหมอกควันก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศของ Archean Earth ดาวเคราะห์ดวงเล็กอาจดูเหมือนการตีความของศิลปินคนนี้ ซึ่งเป็นจุดสีส้มอ่อน (เครดิตภาพ: ฟรานซิส เรดดี้/ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซา)เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับอุณหภูมิพื้นผิวโลกในช่วง 4 พันล้านปีแรกหรือมากกว่านั้นของประวัติศาสตร์ สิ่งนี้นําเสนอข้อ จํากัด ในการวิจัยต้นกําเนิดของชีวิตบนโลกและวิธีที่มันอาจเกิดขึ้นในโลกที่ห่างไกล
ตอนนี้นักวิจัยแนะนําว่าการฟื้นคืนชีพเอนไซม์โบราณพวกเขาสามารถประเมินอุณหภูมิที่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้
น่าจะวิวัฒนาการเมื่อหลายพันล้านปีก่อน นักวิทยาศาสตร์เพิ่งตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสาร Proceedings ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ”เราต้องการความเข้าใจที่ดีขึ้นไม่เพียง แต่ว่าชีวิตมีวิวัฒนาการบนโลกครั้งแรกอย่างไร แต่ชีวิตและสภาพแวดล้อมของโลกมีวิวัฒนาการร่วมกันอย่างไรในประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาหลายพันล้านปี” Amanda Garcia “วิวัฒนาการร่วมที่คล้ายกันดูเหมือนจะเป็นกรณีสําหรับชีวิตอื่น ๆ ในจักรวาลอย่างแน่นอน” [โลกโบราณ: พุมเมล, แตกและ Oozing แมกมา (การสร้างภาพ)]
การ์เซียและเพื่อนร่วมงานของเธอมุ่งเน้นไปที่ประวัติศาสตร์ของอุณหภูมิพื้นผิวโลก หินให้เบาะแสมากมายในการอนุมานอุณหภูมิในช่วง 550 ล้านปีที่ผ่านมาในยุค Phanerozoic เมื่อชีวิตที่ซับซ้อนและหลายเซลล์เริ่มต้นขึ้นรวมถึงของมนุษย์ด้วย อย่างไรก็ตามมี “เครื่องวัดอุณหภูมิ Paleo- เครื่องวัดอุณหภูมิ” เพียงไม่กี่ตัวสําหรับยุคพรีแคมเบรียนก่อนหน้านี้ซึ่งครอบคลุมการก่อตัวของโลกเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อนและการเพิ่มขึ้นของชีวิต
หลักฐานทางธรณีวิทยาก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่า 3.5 พันล้านปีก่อนในช่วง Archean Eon มหาสมุทรอยู่ที่ 131 องศาถึง 185 องศาฟาเรนไฮต์ (55 องศาถึง 85 องศาเซลเซียส) พวกเขาเย็นลงอย่างมากกับอุณหภูมิเฉลี่ยในปัจจุบันที่ 59 องศาฟาเรนไฮต์ (15 องศาเซลเซียส) นักวิทยาศาสตร์ทําการประมาณการเหล่านี้โดยการตรวจสอบไอโซโทปออกซิเจนและซิลิกอนในหินทะเล หินที่อุดมด้วยควอตซ์ในก้นทะเลหรือที่เรียกว่าเฮิรตส์มีระดับไอโซโทปออกซิเจน -18 และซิลิกอน -30 ที่หนักกว่าเมื่อน้ําทะเลเย็นลง โดยหลักการแล้วอัตราส่วนของไอโซโทปออกซิเจนและซิลิกอนที่หนักกว่าต่อเบากว่าสามารถให้ความกระจ่างเกี่ยวกับอุณหภูมิโบราณได้
แต่เครื่องวัดอุณหภูมิ Paleo ดังกล่าวไม่ได้คํานึงถึงอย่างเพียงพอว่าหินเหล่านี้หรือมหาสมุทรอาจมีการ
เปลี่ยนแปลงอย่างไรในช่วงหลายพันล้านปี บางทีอัตราส่วนไอโซโทปในน้ําทะเลอาจแตกต่างกันไปตามกาลเวลาเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือทางเคมีเช่นน้ําไหลออกจากพื้นดินหรือจากช่องระบายความร้อนด้วยความร้อนใต้พิภพ
ด้วยความไม่แน่นอนการ์เซียและเพื่อนร่วมงานของเธอจึงพยายามวัดอุณหภูมิน้ําทะเลใน Precambrian อย่างอิสระซึ่งเน้นที่พฤติกรรมของโมเลกุลทางชีวภาพ นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบเอนไซม์ที่เรียกว่านิวคลีโอไซด์ไดฟอสเฟตไคเนส (NDK) ซึ่งช่วยจัดการกับส่วนประกอบสําคัญของ DNA และ RNA รวมถึงบทบาทอื่น ๆ อีกมากมาย รุ่นของโปรตีนนี้พบได้ในสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิดและมีแนวโน้มที่จะมีความสําคัญต่อสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้วจํานวนมากเช่นกัน การวิจัยก่อนหน้านี้พบความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิที่เหมาะสมของความเสถียรของโปรตีนและการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต
ภาพด้านซ้ายแสดงถึงสิ่งที่โลกอาจดูเหมือนเมื่อกว่า 3 พันล้านปีก่อนในช่วงต้นอาร์คีน รูปร่างสีส้มเป็นตัวแทนของทวีปโปรโตที่อุดมด้วยแมกนีเซียมก่อนที่แผ่นเปลือกโลกจะเริ่มขึ้นแม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะกําหนดรูปร่างและตําแหน่งที่แม่นยํา มหาสมุทรปรากฏเป็นสีเขียวเนื่องจากมีไอออนเหล็กจํานวนมากในน้ําในเวลานั้น ไทม์ไลน์นี้ติดตามการเปลี่ยนจากเปลือกโลกทวีปตอนบนที่อุดมด้วยแมกนีเซียมไปสู่เปลือกโลกบนที่ขาดแมกนีเซียม (เครดิตภาพ: หมิงถัง / มหาวิทยาลัยแมริแลนด์)
ด้วยการเปรียบเทียบลําดับโมเลกุลของรุ่นของ NDK ในสายพันธุ์ร่วมสมัยที่หลากหลายนักวิจัยสามารถสร้าง NDK เวอร์ชันที่อาจมีอยู่ในบรรพบุรุษร่วมกันได้ โดยการสังเคราะห์การฟื้นฟูเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์สามารถทดลองทดสอบโปรตีนโบราณที่ “ฟื้นคืนชีพ” เหล่านี้เพื่อค้นหาอุณหภูมิที่ทําให้โปรตีนคงที่และอนุมานได้จากอุณหภูมิที่เป็นไปได้ที่สนับสนุนสิ่งมีชีวิตโบราณ
นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าเมื่อใดที่เอนไซม์โบราณอาจมีอยู่โดยดูที่ญาติสนิทที่สุดของพวกเขาในสิ่งมีชีวิตที่เป็นโฮสต์ ยิ่งจํานวนความแตกต่างในลําดับพันธุกรรมของญาติเหล่านี้มากเท่าไหร่ญาติสามัญคนสุดท้ายของพวกเขาก็ยิ่งมีชีวิตอยู่ได้นานขึ้นเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ใช้ความแตกต่างเหล่านี้เพื่อวัดอายุของโมเลกุลชีวภาพเช่นการสร้างใหม่ของ NDK [ดาวเคราะห์ต่างดาวที่แปลกประหลาดที่สุด (แกลลอรี่)]
การวิจัยก่อนหน้านี้ได้สร้างเอนไซม์โบราณขึ้นมาใหม่เพื่ออนุมานอุณหภูมิที่ผ่านมา แต่เอนไซม์เหล่านี้บางส่วนอาจมาจากสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ร้อนผิดปกติเช่นช่องระบายความร้อนใต้พิภพ บาคาร่า
