Quanta vida já existiu na Terra e quanto existirá?

Todos os organismos são feitos de células vivas. Embora seja difícil identificar exatamente quando surgiram as primeiras células, as melhores estimativas dos geólogos sugerem que pelo menos já 3.8 bilhões de anos atrás. Mas quanta vida habitou este planeta desde a primeira célula na Terra? E quanta vida existirá na Terra?

Em nosso novo estudo, publicado na Current Biology, meus colegas do Weizmann Institute of Science e Smith College e mirei nessas grandes questões.

Carbono na Terra

Todos os anos, cerca de 200 mil milhões de toneladas de carbono são absorvidas através da chamada produção primária. Durante a produção primária, o carbono inorgânico – como o dióxido de carbono na atmosfera e o bicarbonato no oceano – é utilizado para obter energia e para construir as moléculas orgânicas de que a vida necessita.

Hoje, o contribuidor mais notável para esse esforço é fotossíntese oxigenada, onde a luz solar e a água são ingredientes essenciais. Contudo, decifrar as taxas passadas de produção primária tem sido uma tarefa desafiadora. Em vez de uma máquina do tempo, cientistas como eu confiam em pistas deixadas em antigas rochas sedimentares para reconstruir ambientes passados.

No caso da produção primária, a composição isotópica do oxigênio na forma de sulfato em antigos depósitos de sal permite que tais estimativas sejam feitas.

In nosso estudo, compilamos todas as estimativas anteriores da produção primária antiga derivadas do método acima, bem como muitas outras. O resultado deste censo de produtividade foi que fomos capazes de estimar que 100 quintilhões (ou 100 mil milhões de mil milhões) de toneladas de carbono passaram pela produção primária desde a origem da vida.

Números grandes como esse são difíceis de imaginar; 100 quintilhões de toneladas de carbono são cerca de 100 vezes a quantidade de carbono contida na Terra, um feito bastante impressionante para os produtores primários da Terra.

Produção primária

Hoje, a produção primária é alcançada principalmente por plantas terrestres e microrganismos marinhos, como algas e cianobactérias. No passado, a proporção destes principais contribuintes era muito diferente; no caso da história mais antiga da Terra, a produção primária foi conduzida principalmente por um grupo totalmente diferente de organismos que não dependem da fotossíntese oxigenada para permanecerem vivos.

Uma combinação de diferentes técnicas foi capaz de dar uma ideia de quando diferentes produtores primários estavam mais ativos no passado da Terra. Exemplos de tais técnicas incluem a identificação do florestas mais antigas ou usando fósseis moleculares chamados biomarcadores.

In nosso estudo, usamos essas informações para explorar quais organismos mais contribuíram para a produção primária histórica da Terra. Descobrimos que, apesar de chegar tarde, as plantas terrestres provavelmente foram as que mais contribuíram. No entanto, também é muito plausível que as cianobactérias tenham contribuído mais.

Vida total

Ao determinar quanta produção primária já ocorreu e ao identificar quais organismos foram responsáveis ​​por ela, também fomos capazes de estimar quanta vida já existiu na Terra.

Hoje, pode-se estimar quantos humanos existem com base na quantidade de comida consumida. Da mesma forma, fomos capazes de calibrar uma proporção entre a produção primária e quantas células existem no ambiente moderno.

Apesar da grande variabilidade no número de células por organismo e nos tamanhos das diferentes células, tais complicações tornam-se secundárias, uma vez que os micróbios unicelulares dominam as populações celulares globais. No final, conseguimos estimar que cerca de 10³⁰ (10 não-milhões) de células existem hoje, e entre 10³⁹ (um duodecilhão) e 10⁴⁰ células já existiram na Terra.

Quanta vida a Terra terá?

Exceto pela capacidade de mover a Terra para a órbita de uma estrela mais jovem, o tempo de vida da biosfera terrestre é limitado. Este fato mórbido é consequência de o ciclo de vida da nossa estrela. Desde o seu nascimento, o Sol tem ficado lentamente mais brilhante ao longo dos últimos quatro mil milhões e meio de anos, à medida que o hidrogénio foi convertido em hélio no seu núcleo.

Num futuro distante, daqui a cerca de dois mil milhões de anos, todas as protecções biogeoquímicas que mantêm a Terra habitável serão ultrapassadas. limites. Primeiro, as plantas terrestres morrerão e depois, eventualmente, os oceanos entrarão em ebulição e a Terra retornará a um planeta rochoso em grande parte sem vida, como era na sua infância.

Mas até então, quanta vida a Terra abrigará durante toda a sua vida habitável? Projetando nossos atuais níveis de produtividade primária, estimamos que cerca de 10⁴⁰ células algum dia ocuparão a Terra.

Terra como um exoplaneta

Há apenas algumas décadas, os exoplanetas (planetas que orbitam outras estrelas) eram apenas uma hipótese. Agora somos capazes não apenas de detectá-los, mas descreve muitos aspectos de milhares de mundos distantes em torno de estrelas distantes.

Mas como a Terra se compara a esses corpos? Em nosso novo estudo, adotamos uma visão panorâmica da vida na Terra e apresentamos a Terra como referência para comparar outros planetas.

O que considero verdadeiramente interessante, no entanto, é o que poderia ter acontecido no passado da Terra para produzir uma trajetória radicalmente diferente e, portanto, uma quantidade radicalmente diferente de vida que foi capaz de chamar a Terra de lar. Por exemplo, e se a fotossíntese oxigenada nunca se concretizasse, ou se a endossimbiose nunca acontecesse?

As respostas a essas perguntas são o que impulsionará meu laboratório Universidade de Carleton nos próximos anos.

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Crédito de imagem: Mihály Köles / Unsplash 

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• Fonte: https://singularityhub.com/2024/01/30/how-much-life-has-ever-existed-on-earth-and-how-much-ever-will/