To nietypowe badanie zostało przeprowadzone przez Petera Crockforda, adiunkta na Uniwersytecie Carleton, we współpracy z badaczami z Weizmann Institute of Science i Smith College. Wszystko opiera się na koncepcji produkcji pierwotnej. Jest to proces, w którym organizmy przekształcają węgiel nieorganiczny (na przykład dwutlenek węgla i wodorowęglan oceaniczny) w cząsteczki organiczne, niezbędne do życia. Występuje on głównie jako fotosynteza tlenowa i wymaga udziału światła słonecznego oraz wody.
Produkcja pierwotna mówi nam wiele o historii życia na Ziemi
Naukowcom zależało na poznaniu historycznego tempa produkcji pierwotnej. W tym celu sprawdzili skład izotopowego tlenu, znajdującego się w pradawnych złożach siarczanów. Badacze doszli do wniosku, że od momentu, gdy na Ziemi pojawiło się życie, przetworzono około 100 trylionów ton węgla. Jest to sto razy więcej, niż całkowita ilość pierwiastka znajdującego się na naszej planecie. Na samym początku produkcja pierwotna zależała jendak od organizmów, które nie opierały się na fotosyntezie tlenowej.
Eksperci sprawdzili także, kiedy przypadał okres największej aktywności pradawnych producentów analizując najstarsze lasy oraz skamieniałości. Zdaniem zespołu za produkcję w największym stopniu odpowiadały rośliny lądowe, mimo że pojawiły się nieco później. Wiele zawdzięczamy także cyjanobakteriom.
Ile życia było, jest i będzie na naszej planecie?
Naukowcy skorelowali produkcję pierwotną z istnieniem komórek. Na tej podstawie oszacowali, że obecnie istnieje około kwintylion komórek (kwintylion to jedynka i 30 zer). W całej historii naszej planety żyło około sekstyliarda komórek (sekstyliard to jedynka i 39 zer).
Warto pamiętać, że długość życia ziemskiej biosfery jest skończona, co wiąże się z cyklem Słońca. Nasza gwiazda z biegiem czasu stanie się coraz jaśniejsza, czego skutkiem będzie wymarcie roślin lądowych. Ostatecznie Ziemia przekształci się w planetę praktycznie pozbawioną życia. Zespół szacuje, że do tego czasu będzie ją zamieszkiwać nieco więcej niż sekstyliard (jedynka i 40 zer) komórek. Projekcja ta opiera się na bieżących poziomach produktywności pierwotnej.
Historia Ziemi jest punktem odniesienia podczas poszukiwań życia na innych planetach
Historia życia rozpoczęła się około 4,5 miliarda lat temu, gdy Ziemia uformowała się z pyłu i kosmicznych szczątków pozostałych po powstaniu Słońca. Początkowo było to nieprzyjazne środowisko, jednak wraz z ochłodzeniem, doszło do kondensacji pary wodnej. W ten sposób utworzyły się oceany, gdzie około 3,8 do 4,1 miliarda lat temu, pojawiło się pierwsze życie. To jak dokładnie wyglądał sam proces jest jedną z największych tajemnic, jednak prawdopodobnie wszystko zaczęło się od prostych związków organicznych. W wyniku reakcji chemicznych, spowodowanych być może aktywnością wulkaniczną lub uderzeniami piorunów, powstały aminokwasy i nukleotydy.
Gdy dwie cząsteczki organiczne połączyły się ze sobą, narodziły się pierwsze, bardzo proste jednostki, mające zdolność do samoreplikacji. Te najwcześniejsze formy życia mogły być podobne do RNA, czyli prekursora współczesnego DNA. W kolejnych tysiącach lat ewoluowały i stawały się bardziej złożone. Z czasem zyskały zdolność fotosyntezy, co w ogromny sposób zmieniło atmosferę ziemską i umożliwiło powstanie kolejnych organizmów.
Zdaniem Petera Crockforda fotosynteza tlenowa i endosymbioza były głównymi czynnikami wpływającymi na pojawienia się tak obfitego życia na Ziemi. Są to ważne kierunki, które trzeba uwzględnić podczas eksploracji życia pozaziemskiego. Praca naukowców przypomina też, że nasza obecność na planecie jest tymczasowa, a zachowanie różnorodności biologicznej to priorytet.
