В сички организми са изградени от живи клетки. Макар че е трудно да се определи точно кога са се появили първите клетки, геолозите предполагат, че това е станало преди поне 3,8 милиарда години. Но колко живот е населявал тази планета след появата на първата клетка на Земята? И колко живот ще съществува някога на Земята?
В ново изследване, публикувано в Current Biology, Питър Крокфорд и неговите колеги от Научния институт Weizmann и Smith College са проучили тези въпроси.
„Като ранна Земя“: Учените откриха планета под океан от лава
Въглерод на Земята
Всяка година около 200 милиарда тона въглерод се поглъщат чрез т.нар. първично производство. По време на първичното производство неорганичният въглерод - като въглероден диоксид в атмосферата и бикарбонат в океана - се използва за енергия и за изграждане на органичните молекули, от които се нуждае животът.
Днес най-значимият принос към това усилие фотосинтезата, при която слънчевата светлина и водата са ключови съставки. Разшифроването на темповете на първично производство в миналото обаче е трудна задача. Вместо на машина на времето, учени като Крокфорд разчитат на улики, оставени в древни седиментни скали, за да разгадаят историята на планетата.
В случая с първичното производство изотопният състав на кислорода под формата на сулфат в древните солни отлагания позволява да се направят такива оценки.
В изследването учените са събрали всички предишни оценки на древното първично производство.
Резултатът от това преброяване на производителността е, че учените са успели да оценят, че 100 квинтилиона (или 100 милиарда) тона въглерод са преминали през първичното производство от възникването на живота.
100 квинтилиона тона въглерод са около 100 пъти повече от количеството въглерод, съдържащо се в Земята, което е доста впечатляващо постижение за първичните производители на Земята.
How Much Life Has Ever Existed On Earth?
— Mgzcom QC (@MgzcomQ) January 29, 2024
https://t.co/32rBLmrK8I
Първично производство
Днес първичното производство се осъществява главно от растения на сушата и морски микроорганизми като водорасли и цианобактерии. В миналото съотношението на тези основни участници е било много различно. В случая с най-ранната история на Земята първичното производство се е осъществявало главно от съвсем различна група организми, които не разчитат на кислородната фотосинтеза, за да останат живи.
Комбинацията от различни техники е в състояние да даде представа за това кога различните първични производители са били най-активни в миналото на Земята. Примери за такива техники са идентифицирането на най-старите гори или използването на молекулярни вкаменелости, наречени биомаркери.
В изследването учените са използвали тази информация, за да проучат кои организми са допринесли най-много за историческото първично производство на Земята. Експертите са установили, че въпреки късното си появяване на сцената сухоземните растения вероятно са допринесли най-много. Въпреки това е много вероятно цианобактериите също да са допринесли значително.
Годината е 2075: Раждат се първите лунни бебета
Общ живот
Когато учените са определили, колко първично производство е имало някога и кои организми са били отговорни за него, те са успели да преценят, какви организми са живеели на Земята.
Днес може да се направи приблизителна оценка на броя на съществуващите хора въз основа на количеството консумирана храна. По подобен начин експертите са калибрирали съотношението на първичното производство към това, колко клетки съществуват в съвременната среда.
Въпреки голямата променливост в броя на клетките в един организъм и размерите на различните клетки, подобни усложнения стават второстепенни, тъй като едноклетъчните микроби доминират в глобалните клетъчни популации. В крайна сметка учените са пресметнали, че днес съществуват около 1030 (десет нонилиона) клетки.
Неизвестен досега праисторически "изгубен свят" се е криел на Земята
Колко време ѝ остава на Земята?
С изключение на възможността за преместване на Земята в орбитата на по-млада звезда, животът на земната биосфера е ограничен. Този болезнен факт е следствие от жизнения цикъл на нашите звезди. От раждането си Слънцето бавно става все по-ярко през последните четири и половина милиарда години, тъй като в ядрото му водородът се превръща в хелий.
В далечното бъдеще, след около два милиарда години, всички биогеохимични предпазни механизми, които поддържат Земята обитаема, ще бъдат изчерпани. Първо ще измрат сухоземните растения, а след това евентуално океаните ще “кипнат” и Земята ще се върне към една до голяма степен безжизнена скалиста планета, каквато е била в своето начало.
Открити са магнитни струи и на Юпитер: Какво означава това за Слънчевата система?
Но дотогава, колко време ѝ остава на Земята?
Прогнозирайки настоящите нива на първична продуктивност за бъдещето, учените са изчислили, че около 1040 клетки ще обитават Земята.
Земята като екзопланета
Само допреди няколко десетилетия екзопланетите (планети, които обикалят около други звезди) бяха само хипотеза. Сега сме в състояние не само да ги открием, но и да опишем много аспекти на хиляди далечни светове около далечни звезди, казва Питър Крокфорд.
Проучване: Ядрото на Земята се поклаща на всеки 8,5 години
Но как Земята може да се сравнява с тези тела?
В новото изследване учените са разгледали живота на Земята от птичи поглед и са представили Земята като еталон за сравнение с други планети.
Това, което те намират за наистина интересно, обаче, е какво би могло да се случи в миналото на Земята, за да се получи коренно различна траектория и следователно коренно различно количество живот, което е било в състояние да нарече Земята свой дом. Например, какво би станало, ако фотосинтезата никога не се е наложила или ако ендосимбиозата никога не се е случила?
Отговорите на тези въпроси ще бъдат в основата на работата на лаборатория в университета Карлтън през следващите години.
