ความรู้เกี่ยวกับแสงสว่าง

การค้นพบของทีมซึ่งตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน Science Advances เผยให้เห็นการเพิ่มขึ้นของไนโตรเจนที่มีอยู่ทางชีวภาพในช่วงเวลาที่สิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์ยูคาริโอตในทะเลซึ่งมีเซลล์ที่มีนิวเคลียสกลายเป็นผู้มีอิทธิพล เซลล์ยูคาริโอตที่ซับซ้อนได้วิวัฒนาการเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้นำยุคใหม่สำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลก ซึ่งรวมถึงสัตว์ พืช และเห็ดรา Ben Gill รองศาสตราจารย์ด้านธรณีเคมีตะกอนและผู้ร่วมเขียนรายงานกล่าวว่า "จุดที่เรานั่งอยู่ทุกวันนี้ มีชีวิตเหมือนบนโลก คือผลรวมของเหตุการณ์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในอดีต" "และนี่คือเหตุการณ์สำคัญที่เราเปลี่ยนจากระบบนิเวศของโปรคารีโอตที่โดดเด่น ซึ่งเป็นเซลล์ที่ง่ายกว่าเซลล์ในร่างกายของเรามาก มาเป็นยูคาริโอต หากไม่เกิดขึ้น เราคงไม่มาถึงวันนี้" การวิจัยก่อนหน้านี้มุ่งเน้นไปที่บทบาทของฟอสฟอรัสในการเพิ่มขึ้นของยูคาริโอต แต่ Junyao Kang นักศึกษาระดับปริญญาเอกจากภาควิชาธรณีศาสตร์และผู้เขียนนำของบทความนี้ อยากรู้เกี่ยวกับส่วนของไนโตรเจนที่มีบทบาทในเหตุการณ์นี้ "ข้อมูลนี้มีลักษณะเฉพาะเนื่องจากข้อมูลไอโซโทปของไนโตรเจนแทบจะไม่มีเลยตั้งแต่ช่วงต้นของยุค Neoproterozoic หรือระหว่างหนึ่งพันล้านถึง 800 ล้านปีก่อน" Kang กล่าว จากการร่วมมือกับมหาวิทยาลัยหนานจิงในเมืองนาจิง ประเทศจีน Kang ได้ใช้เวลาสองปีในการทำงานเพื่อทำความเข้าใจว่าอะไรที่ผลักดันการเพิ่มขึ้นของยูคาริโอตผ่านการวิเคราะห์ไอโซโทปไนโตรเจนของตัวอย่างหินจาก North China Craton แหล่งกำเนิดหินย้อนหลังไปถึง 3.8 พันล้านปีก่อน ภูมิภาคนี้เคยถูกปกคลุมด้วยมหาสมุทร Shuhai Xiao ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาและผู้ร่วมเขียนบทความกล่าวว่า "เรามีความคิดคร่าวๆ ว่าเมื่อใดที่ยูคาริโอตประสบความสำเร็จทางนิเวศวิทยา" แสง "พวกเขาอยู่ที่นั่นเป็นเวลานานในสถานะที่สำคัญต่ำจนกระทั่งเมื่อประมาณ 820 ล้านปีที่แล้วเมื่อพวกมันอุดมสมบูรณ์" คังตัดสินใจว่าเขาต้องการเรียนรู้ว่าทำไม เขานำข้อมูลจากตัวอย่างหิน ป้อนลงในฐานข้อมูลที่ใหญ่ขึ้น และวิเคราะห์ข้อมูลในช่วงเวลาที่ยาวขึ้นซึ่งครอบคลุมตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ต่างๆ "เมื่อเราทำการบูรณาการในลักษณะนี้และรวมเป็นภาพใหญ่ เราก็เห็นการเพิ่มขึ้นของไนเตรตเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 800 ล้านปีก่อน" คังกล่าว การทำงานร่วมกันที่มั่นคง วิธีการทำงานร่วมกันระหว่างประเทศเป็นกุญแจสำคัญในการเชื่อมโยงข้อมูลใหม่นี้กับเหตุการณ์ทางชีววิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มขึ้นของยูคาริโอต Gill และ Rachel Reid ซึ่งเป็นนักธรณีเคมีของ College of Science และเป็นผู้เขียนร่วมของบทความนี้ ได้จัดทำการวิเคราะห์ที่สำคัญผ่านทรัพยากรต่างๆ รวมถึงแมสสเปกโตรมิเตอร์ในห้องทดลองไอโซโทปเสถียรธรณีศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทค เครื่องวิเคราะห์องค์ประกอบควบคู่กับแมสสเปกโตรมิเตอร์ทำให้นักวิจัยสามารถแยกก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์ออกจากตัวอย่างเพื่อการวิเคราะห์ได้ Gill เชี่ยวชาญในการสร้างวัฏจักรเคมีในปัจจุบันและในอดีตขึ้นใหม่บนโลกของเรา เขาร่วมมือกับนักบรรพชีวินวิทยาเพื่อศึกษาบันทึกของสิ่งมีชีวิตที่เก็บรักษาไว้ในบันทึกทางธรณีวิทยา และตรวจสอบว่าตัวขับเคลื่อนสิ่งแวดล้อมที่มีศักยภาพใดบ้างที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในชีวิตผ่านประวัติศาสตร์ Reid ซึ่งโดยทั่วไปเน้นการวิจัยของเธอเกี่ยวกับเหตุการณ์ล่าสุดของโลก มีโอกาสพิเศษที่จะเสนอความเชี่ยวชาญด้านไอโซโทปของไนโตรเจนให้กับฟอสซิลโบราณเหล่านี้ Feifei Zhang นักธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยหนานจิงเป็นผู้เขียนร่วมคนที่สี่ของหนังสือพิมพ์ Zhang ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับปริมาณออกซิเจนที่จะมีอยู่ในมหาสมุทรในช่วงเวลาที่ไนเตรตมีปริมาณมากขึ้น ผู้เขียนของ Virginia Tech ทุกคนเป็นสมาชิกในเครือของ Global Change Center ของ Fralin Life Sciences Institute โดย Kang ดำรงตำแหน่งปริญญาเอก เพื่อนในโครงการระดับบัณฑิตศึกษาของ Interfaces of Global Change ศูนย์รวบรวมผู้เชี่ยวชาญจากสาขาวิชาที่หลากหลายเพื่อแก้ปัญหาความท้าทายระดับโลกที่ซับซ้อนเหล่านี้และฝึกอบรมผู้นำรุ่นต่อไป อดีต ปัจจุบัน และอนาคต เซียว ซึ่งช่วยขุดค้นและศึกษาฟอสซิลที่เก่าแก่ที่สุดจากทั่วโลกกล่าวว่า การศึกษาประเภทนี้ทำให้เขามีความหวังสำหรับการค้นพบในอนาคต สมาชิกในทีมตั้งตารอที่จะร่วมมือกับ NASA ในการมอบทุนในอนาคต เช่น โครงการ exobiology ที่สนับสนุนงานวิจัยปัจจุบันของพวกเขา นอกจากนี้เขายังให้เครดิตแก่ห้องสมุดมหาวิทยาลัยที่เวอร์จิเนียเทคสำหรับการสนับสนุนสิ่งพิมพ์ที่เปิดให้เข้าถึงได้ เช่น Science Advances เพื่อให้มีงานวิจัยที่ได้รับการคัดสรรและเปิดให้ผู้อ่านอ่านได้ฟรี "เราสามารถเชื่อมโยงจุดต่าง ๆ จากองค์ประกอบไอโซโทปของไนโตรเจนในสมัยโบราณ จากนั้นไปยังขั้นตอนต่อไป และอนุมานได้ว่ามีไนเตรตเท่าใดสำหรับสิ่งมีชีวิต" เซียวกล่าว "จากนั้นเราจะผูกข้อมูลนั้นกับข้อมูลฟอสซิลเพื่อแสดงว่ามีความสัมพันธ์กัน" แม้ว่ามหาสมุทรโบราณจะจากไปนานแล้ว สิ่งที่เกิดขึ้นในมหาสมุทรโบราณจะถูกบันทึกไว้ในหิน และการศึกษาหินเหล่านี้ทำให้เกิดความเชื่อมโยงจากประวัติศาสตร์โลกของเรากับปัจจุบันและอนาคต "นักธรณีวิทยาดูหินด้วยเหตุผลเดียวกับที่นักเทรดหุ้นดูกราฟดาวโจนส์เมื่อพวกเขาตัดสินใจขายหรือซื้อหุ้น ประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาที่เขียนบนหินทำให้เราทราบบริบทที่สำคัญเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของโลกในอนาคต" เซียวกล่าว