Сколько было жизни на Земле за всю ее историю

Все организмы состоят из живых клеток. Но сколько клеток населяло нашу планету со времени появления первой? И сколько клеток когда-либо будет существовать на Земле? В новом исследовании Карлетонского университета совместно с Институтом науки Вейцмана ученые попытались ответить на эти вопросы. Ученые посчитали сколько живых клеток было на Земле и сколько еще будет Цианобактерии. Википедия Вопрос, которым задались ученые, важен в том числе потому, что ответы могут помочь в поиске жизни на других планетах. Речь идет о таких огромных объемах и массах, что жизнь становится характеристикой планетарной, которую можно увидеть и в далеком космосе.

Все организмы состоят из живых клеток. Хотя трудно точно определить, когда появились первые клетки, по оценкам геологов, это произошло как минимум 3,8 миллиарда лет назад. Но сколько жизни населило нашу планету со времени появления первой клетки на Земле? И сколько жизни когда-либо будет существовать на Земле?

В новом исследовании Карлетонского университета совместно с Институтом науки Вейцмана попытались ответить на эти вопросы.

Углерод на Земле

Ежегодно около 200 миллиардов тонн углерода поглощается посредством так называемого первичного производства. Во время первичного производства неорганический углерод, в составе углекислого газа в атмосфере и бикарбоната в океане, используется для получения энергии и создания органических молекул, необходимых для жизни.

Сегодня наиболее заметным вкладом в это грандиозное производство является кислородный фотосинтез, ключевыми ингредиентами которого являются солнечный свет и вода. Однако расшифровка темпов первичного производства в прошлом — это простая задача. Вместо машины времени ученые, полагаются на подсказки, оставленные в древних осадочных породах, чтобы реконструировать окружающую среду прошлого.

В случае первичного производства такие оценки позволяет сделать изотопный состав кислорода в форме сульфата в древних соляных месторождениях. В своем исследовании ученые собрали все предыдущие оценки древнего первичного производства, полученные с помощью этого метода, а также многие другие. Результатом этой «переписи населения» стало то, что ученые смогли подсчитать, что 100 квинтиллионов (или 100 миллиардов миллиардов) тонн углерода прошло через первичное производство с момента зарождения жизни.

100 квинтиллионов тонн углерода — это примерно в 100 раз больше, чем количество углерода, содержащегося на Земле.

Первичное производство

Нитевидные цианобактерии из приливного пруда на солончаке Литтл Сиппевиссетт, Нитевидные цианобактерии из приливного пруда на солончаке Литтл Сиппевиссетт,Фалмут, штат Массачусетс (Аргоннская национальная лаборатория)

Сегодня первичное производство осуществляется в основном за счет наземных растений и морских микроорганизмов, таких как водоросли и цианобактерии. В прошлом доля этих основных производителей была совсем другой. В древнейшей истории Земли первичное производство в основном осуществлялось совершенно другой группой организмов, которые не использовали кислородный фотосинтез.

Комбинация различных методов позволила ученым составить представление о том, когда разные первичные производители были наиболее активны в прошлом Земли. Примеры таких методов включают выявление самых старых лесов или использование молекулярных окаменелостей.

В исследовании ученые использовали эту информацию, чтобы выяснить, какие организмы внесли наибольший вклад в историческое первичное производство Земли. Ученые пришли к выводу, что, вероятно, это — наземные растения. Однако вполне вероятно, что это были цианобактерии.

Вся жизнь

Определив объем первичного производства за все времена и то, какие организмы его провели, ученые оценили, сколько жизни когда-либо существовало на Земле.

Сегодня можно приблизительно определить, сколько существует людей, исходя из количества потребляемой пищи. Точно так же мы смогли откалибровать соотношение первичного производства и количества клеток, существующих в современной среде.

Несмотря на большую вариабельность количества клеток в организме и размеров различных клеток, такие осложнения становятся вторичными, поскольку одноклеточные микробы доминируют в глобальных клеточных популяциях. В конце концов мы смогли подсчитать, что сегодня существует около 10^30 (т.е. 10 в 30 степени) клеток и что на Земле когда-либо существовало от 10^39 до 10^40 клеток.

Сколько жизни когда-либо будет на Земле?

За исключением возможности вывести Землю на орбиту более молодой звезды, время жизни земной биосферы ограничено. Этот болезненный факт является следствием жизненного цикла наших звезд. С момента своего рождения Солнце постепенно становилось ярче в течение последних четырех с половиной миллиардов лет, поскольку водород в его ядре превратился в гелий.

В далеком будущем, примерно через два миллиарда лет, все биогеохимические средства защиты, которые делают Землю пригодной для жизни, выйдут за пределы своих возможностей. Сначала вымрут наземные растения, а затем, в конце концов, океаны закипят, и Земля снова станет практически безжизненной каменистой планетой, какой она была в самом начале.

Но до тех пор, сколько жизни будет на Земле? Прогнозируя нынешний уровень первичной продуктивности, мы подсчитали, что около 1040 клеток когда-либо будут населять Землю.

Земля как экзопланета

Это не Земля. В планетной системе, расположенной на расстоянии 100 световых лет от нас в созвездии Дорадо, находится TOI-700d — первая планета размером с Землю, расположенная в обитаемой зоне. Ее обнаружил спутник NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite. Это не Земля. В планетной системе, расположенной на расстоянии 100 световых лет от нас в созвездии Дорадо, находится TOI-700d — первая планета размером с Землю, расположенная в обитаемой зоне. Ее обнаружил спутник NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite.NASA Goddard Space Flight Center

Всего несколько десятилетий назад экзопланеты (планеты, вращающиеся вокруг других звезд) были всего лишь гипотезой. Теперь мы можем не только обнаружить их, но и описать многие аспекты тысяч далеких миров, вращающихся у далеких звезд.

Но как Земля соотносится с этими телами? В своем исследовании ученые как бы взглянули на жизнь на Земле с высоты птичьего полета и предложили взять Землю в качестве эталона для сравнения с другими планетами.

Но в прошлом Земля могла пойти совсем по другой траектории с радикально иным количеством жизни. Например, кислородный фотосинтез мог и не возникнуть. Это тема новых исследований.

Источник
Комментарии 0
Оцените статью
WARHEAD.SU
Добавить комментарий