Mennyi élet volt valaha a Földön, és mennyi lesz valaha?

Minden szervezet élő sejtekből áll. Noha nehéz pontosan meghatározni, mikor jelentek meg az első sejtek, a geológusok legjobb becslései szerint legalább már 3.8 milliárd évvel ezelőtt. De vajon mennyi élet lakta be ezt a bolygót a Föld első sejtje óta? És mennyi élet lesz valaha a Földön?

Új tanulmányunkban, amely ben jelent meg Current Biology, kollégáim a Weizmann Tudományos Intézet és a Smith College és ezeket a nagy kérdéseket vettem célba.

Szén a Földön

Évente körülbelül 200 milliárd tonna szenet vesznek fel az úgynevezett elsődleges termelés során. Az elsődleges termelés során a szervetlen szenet – például a légkörben lévő szén-dioxidot és az óceánban lévő bikarbonátot – energiára és az élethez szükséges szerves molekulák felépítésére használják fel.

Ma ennek az erőfeszítésnek a legjelentősebb közreműködője az oxigénes fotoszintézis, ahol a napfény és a víz kulcsfontosságú összetevők. Az elsődleges termelés korábbi rátáinak megfejtése azonban nagy kihívást jelentett. Az időgép helyett a hozzám hasonló tudósok az ősi üledékes kőzetekben hagyott nyomokra hagyatkoznak a múlt környezetének rekonstruálásához.

Elsődleges termelés esetén az izotóp összetétele oxigén szulfát formájában az ősi sólerakódásokban lehetővé teszi ilyen becslések készítését.

In tanulmányunk, összeállítottuk az ókori elsődleges termelés összes korábbi becslését, amely a fenti módszerrel származott, valamint sok mást is. A termelékenységi összeírás eredménye az volt, hogy meg tudtuk becsülni, hogy az élet keletkezése óta 100 kvintimillió (vagy 100 milliárd milliárd) tonna szén került elsődleges termelésbe.

Az ehhez hasonló nagy számokat nehéz elképzelni; 100 kvintimillió tonna szén körülbelül 100-szorosa a Földön belüli szén mennyiségének, ami meglehetősen lenyűgöző teljesítmény a Föld elsődleges termelői számára.

Elsődleges termelés

Manapság az elsődleges termelést főként szárazföldi növények és tengeri mikroorganizmusok, például algák és cianobaktériumok biztosítják. A múltban ezeknek a főbb közreműködőknek az aránya nagyon eltérő volt; a Föld legkorábbi történetében az elsődleges termelést főként egy teljesen más organizmuscsoport végezte, amely nem támaszkodik az oxigénes fotoszintézisre az életben maradáshoz.

A különböző technikák kombinációja képes volt érzékeltetni, hogy a különböző őstermelők mikor voltak a legaktívabbak a Föld múltjában. Az ilyen technikák példái közé tartozik a legrégebbi erdők vagy molekuláris kövületek felhasználásával ún biomarkerek.

In tanulmányunk, ezt az információt felhasználtuk annak feltárására, hogy mely organizmusok járultak hozzá a legnagyobb mértékben a Föld történeti elsődleges termeléséhez. Megállapítottuk, hogy annak ellenére, hogy elkéstek a helyszínről, valószínűleg a szárazföldi növények járultak hozzá a legnagyobb mértékben. Ugyanakkor az is nagyon valószínű, hogy a cianobaktériumok járultak hozzá a legnagyobb mértékben.

Teljes élet

Azáltal, hogy meghatároztuk, hogy mennyi elsődleges termelés történt valaha, és meghatároztuk, hogy mely organizmusok felelősek ezért, azt is meg tudtuk becsülni, hogy mennyi élet volt valaha a Földön.

Manapság az elfogyasztott élelmiszerek mennyisége alapján meg lehet közelíteni, hogy hány ember létezik. Hasonlóképpen tudtuk kalibrálni az elsődleges termelés arányát a modern környezetben létező cellák számához.

A szervezetenkénti sejtek számának és a különböző sejtek méretének nagy eltérései ellenére az ilyen szövődmények másodlagossá válnak, mivel az egysejtű mikrobák uralják a globális sejtpopulációkat. Végül körülbelül 10-re tudtuk becsülni³⁰ (10 noninillió) sejt létezik ma, és 10 között van³⁹ (egy duodecillion) és 10⁴⁰ sejtek valaha is léteztek a Földön.

Mennyi élet lesz valaha a Földön?

Eltekintve attól, hogy a Földet egy fiatalabb csillag pályájára lehet mozgatni, a Föld bioszférájának élettartama korlátozott. Ez a morbid tény annak a következménye csillagunk életciklusa. Születése óta a Nap lassan fényesebb lett az elmúlt négy és fél milliárd évben, ahogy a hidrogén magjában héliummá alakult.

A távoli jövőben, körülbelül kétmilliárd év múlva, a Földet lakhatóvá tevő biogeokémiai hibabiztosítók mindegyike túl lesz a saját helyén. határértékek. Először a szárazföldi növények pusztulnak el, majd végül az óceánok felforrnak, és a Föld visszatér egy nagyrészt élettelen sziklás bolygóra, mint amilyen gyerekcipőben volt.

De addig mennyi életet ad a Föld a teljes lakható élettartama alatt? Az elsődleges termelékenység jelenlegi szintjeinket előrevetítve úgy becsültük, hogy körülbelül 10⁴⁰ sejtek valaha is elfoglalják a Földet.

A Föld mint exobolygó

Csak néhány évtizeddel ezelőtt az exobolygók (más csillagok körül keringő bolygók) csak hipotézisek voltak. Most már nem csak észlelni őket, hanem a távoli csillagok körüli világok ezreinek számos aspektusát írja le.

De hogyan viszonyul a Föld ezekhez a testekhez? Új tanulmányunkban madártávlatból vettük szemügyre a földi életet, és a Földet állítottuk elő viszonyítási alapként más bolygók összehasonlításához.

Amit azonban igazán érdekesnek találok, az az, hogy mi történhetett a Föld múltjában, ami radikálisan más pályát eredményezett, és ezáltal gyökeresen eltérő mennyiségű életet, amely a Földet otthonának nevezhette. Például mi van akkor, ha az oxigénes fotoszintézis soha nem érvényesül, vagy mi van, ha az endoszimbiózis meg sem történt?

Az ilyen kérdésekre adott válaszok azok, amelyek a laboratóriumomat hajtják Carleton Egyetem az elkövetkező években.

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

Kép: Köles Mihály / Unsplash 

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://singularityhub.com/2024/01/30/how-much-life-has-ever-existed-on-earth-and-how-much-ever-will/