جميع الكائنات الحية مصنوعة من خلايا حية. في حين أنه من الصعب تحديد الوقت الذي ظهرت فيه الخلايا الأولى على وجه التحديد، فإن أفضل تقديرات الجيولوجيين تشير إلى وقت مبكر على الأقل منذ ظهور الخلايا الأولى في الوجود. 3.8 مليار سنة مضت. ولكن ما مقدار الحياة التي سكنت هذا الكوكب منذ ظهور أول خلية على الأرض؟ وكم من الحياة سوف توجد على الأرض؟
في دراستنا الجديدة المنشورة في علم الأحياء الحالي، زملائي من معهد وايزمان للعلوم و كلية سميث وقد استهدفت هذه الأسئلة الكبيرة.
الكربون على الأرض
في كل عام، يتم امتصاص حوالي 200 مليار طن من الكربون من خلال ما يعرف بالإنتاج الأولي. أثناء الإنتاج الأولي، يُستخدم الكربون غير العضوي — مثل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي والبيكربونات الموجودة في المحيط — في إنتاج الطاقة وبناء الجزيئات العضوية التي تحتاجها الحياة.
اليوم، المساهم الأبرز في هذا الجهد هو التمثيل الضوئي الأكسجينحيث يعتبر ضوء الشمس والماء من المكونات الأساسية. ومع ذلك، فإن فك رموز المعدلات السابقة للإنتاج الأولي كان مهمة صعبة. وبدلاً من آلة الزمن، يعتمد العلماء مثلي على الأدلة المتبقية في الصخور الرسوبية القديمة لإعادة بناء البيئات الماضية.
في حالة الإنتاج الأولي، التركيب النظائري لـ أكسجين على شكل كبريتات في رواسب الملح القديمة يسمح بإجراء مثل هذه التقديرات.
In دراستنا، قمنا بتجميع جميع التقديرات السابقة للإنتاج الأولي القديم المشتقة من خلال الطريقة المذكورة أعلاه، بالإضافة إلى العديد من التقديرات الأخرى. وكانت نتيجة إحصاء الإنتاجية هذا أننا تمكنا من تقدير أن 100 كوينتيليون (أو 100 مليار) طن من الكربون مرت عبر الإنتاج الأولي منذ نشأة الحياة.
من الصعب تصور أرقام كبيرة كهذه؛ 100 كوينتيليون طن من الكربون يعادل حوالي 100 ضعف كمية الكربون الموجودة في الأرض، وهو إنجاز مثير للإعجاب بالنسبة للمنتجين الأساسيين على الأرض.
الإنتاج الأولي
اليوم، يتم الإنتاج الأولي بشكل رئيسي من خلال النباتات الموجودة على الأرض والكائنات البحرية الدقيقة مثل الطحالب والبكتيريا الزرقاء. في الماضي، كانت نسبة هؤلاء المساهمين الرئيسيين مختلفة للغاية؛ في حالة التاريخ المبكر للأرض، تم إجراء الإنتاج الأولي بشكل أساسي من قبل مجموعة مختلفة تمامًا من الكائنات الحية التي لا تعتمد على التمثيل الضوئي الأكسجين للبقاء على قيد الحياة.
تمكنت مجموعة من التقنيات المختلفة من إعطاء فكرة عن الوقت الذي كان فيه المنتجون الأساسيون المختلفون أكثر نشاطًا في ماضي الأرض. تتضمن أمثلة هذه التقنيات تحديد أقدم الغابات أو باستخدام الحفريات الجزيئية التي تسمى المؤشرات الحيوية.
In دراستنا، استخدمنا هذه المعلومات لاستكشاف الكائنات الحية التي ساهمت أكثر في الإنتاج الأولي التاريخي للأرض. لقد وجدنا أنه على الرغم من تأخرنا في الوصول إلى مكان الحادث، فمن المرجح أن تكون النباتات الأرضية هي التي ساهمت أكثر من غيرها. ومع ذلك، فمن المعقول أيضًا أن تكون البكتيريا الزرقاء هي التي ساهمت أكثر من غيرها.
مجموع الحياة
ومن خلال تحديد مقدار الإنتاج الأولي الذي حدث على الإطلاق، ومن خلال تحديد الكائنات الحية التي كانت مسؤولة عنه، تمكنا أيضًا من تقدير مقدار الحياة التي كانت موجودة على الأرض على الإطلاق.
اليوم، قد يكون المرء قادرًا على تقريب عدد البشر الموجودين بناءً على كمية الطعام المستهلكة. وبالمثل، تمكنا من معايرة نسبة الإنتاج الأولي إلى عدد الخلايا الموجودة في البيئة الحديثة.
على الرغم من التباين الكبير في عدد الخلايا لكل كائن حي وأحجام الخلايا المختلفة، فإن هذه المضاعفات تصبح ثانوية لأن الميكروبات وحيدة الخلية تهيمن على تجمعات الخلايا العالمية. وفي النهاية، تمكنا من تقدير ذلك بحوالي 1030 (10 غير مليار) خلية موجودة اليوم، وما بين 1039 (ثنائي المليون) و1040 الخلايا موجودة على الأرض من أي وقت مضى.
كم من الحياة سوف يكون على الأرض من أي وقت مضى؟
وباستثناء القدرة على نقل الأرض إلى مدار نجم أصغر سنا، فإن عمر المحيط الحيوي للأرض محدود. هذه الحقيقة المرضية هي نتيجة ل دورة حياة نجمنا. منذ ولادتها، أصبحت الشمس أكثر سطوعًا ببطء على مدار الأربعة مليارات ونصف المليار سنة الماضية حيث تم تحويل الهيدروجين إلى هيليوم في قلبها.
في المستقبل البعيد، أي حوالي ملياري سنة من الآن، سيتم تجاوز جميع إجراءات الأمان البيوجيوكيميائية التي تحافظ على الأرض صالحة للسكن. حدود. أولاً، سوف تموت النباتات البرية، ثم في نهاية المطاف سوف تغلي المحيطات، وسوف تعود الأرض إلى كوكب صخري هامد إلى حد كبير كما كانت في بداياتها.
ولكن حتى ذلك الحين، ما هو مقدار الحياة الذي ستأويه الأرض طوال عمرها الصالح للسكن؟ وبتوقع مستوياتنا الحالية من الإنتاجية الأولية في المستقبل، قدرنا ذلك بنحو 1040 الخلايا سوف تحتل الأرض من أي وقت مضى.
الأرض ككوكب خارج المجموعة الشمسية
قبل بضعة عقود فقط، كانت الكواكب الخارجية (الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى) مجرد فرضية. الآن نحن قادرون على ليس فقط كشفهمولكنها تصف جوانب عديدة لآلاف العوالم البعيدة التي تدور حول نجوم بعيدة.
ولكن كيف يمكن مقارنة الأرض بهذه الأجسام؟ في دراستنا الجديدة، قمنا بإلقاء نظرة شاملة على الحياة على الأرض وطرحنا الأرض كمعيار لمقارنة الكواكب الأخرى.
ومع ذلك، فإن ما أجده مثيرًا للاهتمام حقًا هو ما كان يمكن أن يحدث في ماضي الأرض لإنتاج مسار مختلف جذريًا، وبالتالي كمية مختلفة جذريًا من الحياة التي كانت قادرة على استدعاء الأرض موطنًا لها. على سبيل المثال، ماذا لو لم يحدث التمثيل الضوئي الأكسجيني أبدًا، أو ماذا لو لم يحدث التعايش الداخلي أبدًا؟
الإجابات على مثل هذه الأسئلة هي ما سيقود مختبري نحو ذلك جامعة كارلتون خلال السنوات القادمة.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
الصورة الائتمان: ميهالي كولس / Unsplash
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://singularityhub.com/2024/01/30/how-much-life-has-ever-existed-on-earth-and-how-much-ever-will/
- :لديها
- :يكون
- :ليس
- :أين
- $ UP
- 07
- 09
- 1
- 10
- 100
- 200
- 200 مليار
- 2021
- 2023
- 600
- 8
- a
- القدرة
- ماهرون
- من نحن
- فوق
- AC
- تحقق
- نشط
- منذ
- هدف
- على قيد الحياة
- الكل
- يسمح
- أيضا
- كمية
- an
- قديم
- و
- تقريبي
- هي
- حول
- البند
- AS
- الجوانب
- At
- الغلاف الجوي
- بعيدا
- بكتيريا
- على أساس
- BE
- أصبح
- كان
- يجري
- مؤشر
- أفضل
- ما بين
- كبير
- مليار
- الطيور
- الولادة
- الأزرق
- الهيئات
- أكثر إشراقا
- نساعدك في بناء
- لكن
- by
- دعوة
- تسمى
- أتى
- كربون
- ثاني أكسيد الكربون
- حقيبة
- الخلية
- خلايا
- التعداد السكاني
- تحدي
- الزملاء
- COM
- مجموعة
- آت
- جميل
- قارن
- جمعت
- تركيب
- أجرت
- نتيجة
- مستهلك
- الواردة
- ساهمت
- مساهم
- المساهمين
- تحويلها
- جوهر
- استطاع
- الإبداع
- ائتمان
- حالياًّ
- عقود
- الودائع
- مستمد
- وصف
- على الرغم من
- تحديد
- مات
- مختلف
- صعبة
- اكتشف
- بعيد
- هل
- لا
- سيطر
- قيادة
- أثناء
- الأول منوعة
- في وقت مبكر
- أرض
- جهد
- النهاية
- طاقة
- كامل
- تماما
- البيئة
- البيئات
- تقدير
- مقدر
- تقديرات
- في النهاية
- EVER
- بالضبط
- مثال
- أمثلة
- يوجد
- كوكب خارج المجموعة الشمسية
- اكتشف
- عين
- حقيقة
- بعيدا
- عمل
- قليل
- الاسم الأول
- طيران
- طعام
- في حالة
- النموذج المرفق
- إلى الأمام
- الحفريات
- وجدت
- أربعة
- تبدأ من
- مستقبل
- الحصول على
- منح
- العالمية
- أخضر
- تجمع
- نصفي
- حدث
- يملك
- الهليوم
- مرتفع
- تاريخي
- تاريخ
- عقد
- الصفحة الرئيسية
- منـزل
- كيفية
- لكن
- HTTP
- HTTPS
- البشر
- الهدرجة
- i
- تحديد
- if
- صورة
- مثير للإعجاب
- in
- تتضمن
- معلومات
- غير عضوي
- معهد
- وكتابة مواضيع مثيرة للاهتمام
- إلى
- IT
- انها
- JPG
- م
- احتفظ
- القفل
- معروف
- مختبر
- البلد
- كبير
- إلى حد كبير
- متأخر
- الأقل
- اليسار
- ومستوياتها
- حقوق الملكية الفكرية
- مكان
- الحياة
- أوقات الحياة
- مثل
- على الأرجح
- محدود
- القليل
- الذين يعيشون
- آلة
- صنع
- في الأساس
- رائد
- كثير
- البحرية
- كتلة
- ماكس العرض
- مايو..
- طريقة
- تقدم
- جزيئي
- أكثر
- خطوة
- كثيرا
- my
- نفسي
- ناسا
- محليات
- إحتياجات
- أبدا
- جديد
- جدير بالذكر
- الآن
- عدد
- أرقام
- حدث
- المحيطات
- of
- خصم
- on
- ONE
- فقط
- or
- فلك
- تدور حول
- عضوي
- الأصل
- أخرى
- أخرى
- لنا
- نتيجة
- على مدى
- الماضي
- إلى
- البناء الضوئي
- صورة
- كوكب
- الكواكب
- الشتلات
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- معقول
- بركة ماء
- السكان
- جميل
- سابق
- ابتدائي
- إنتاج
- المنتجين
- الإنتــاج
- إنتاجية
- نسبة
- نشرت
- دفع
- وضع
- الأسئلة المتكررة
- كوينتيليون
- بشكل جذري
- الأجور
- نسبة
- عرض
- اعتمد
- مسؤول
- عائد أعلى
- صخري
- ملح
- الأقمار الصناعية
- مشهد
- العلماء
- ثانوي
- إحساس
- وبالمثل
- منذ
- الأحجام
- ببطء
- الفضاء
- Star
- نجوم
- إقامة
- السواحل
- دراسة
- هذه
- اقترح
- تعرض جيد للشمس
- ضوء الشمس
- الدراسة الاستقصائية
- نظام
- اتخذت
- مهمة
- تقنيات
- أن
- •
- المستقبل
- من مشاركة
- then
- وبالتالي
- تشبه
- الآلاف
- عبر
- الوقت
- مرات
- إلى
- اليوم
- نغمة
- استغرق
- مسار
- حقا
- اثنان
- مع
- حتى
- مستعمل
- استخدام
- جدا
- المزيد
- وكان
- مياه
- we
- حسن
- كان
- ابحث عن
- ما هي تفاصيل
- متى
- في حين
- سوف
- في غضون
- العالم
- عام
- سنوات
- أصغر
- زفيرنت