Колко живот е съществувал някога на Земята

Всички 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 от тогава колко живот е населявал тази планета? И колко живот ще съществува някога на Земята?

В ново изследване, публикувано в Current Biology, Питър Крокфорд и неговите колеги от Научния институт Вайцман се прицелват в тези големи въпроси.

Въглерод на Земята

Всяка година около 200 милиарда тона въглерод се поглъщат от т.нар. първично производство. По време на него 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 е кислородната фотосинтеза, от която слънчевата светлина и водата са ключови съставки.

Разшифроването на темповете на първично производство в миналото обаче е трудна задача, но учените разчитат на улики, оставени в древни седиментни скали, за да си изкрадят картина за миналото. Изотопният състав на кислорода под формата на сулфат в древните солни отлагания позволява да се направят нужните оценки.

След като събрат всички предишни оценки, получени чрез горепосочения метод, както и много други, се установява, че 100 квинтилиона (или 100 милиарда милиарда) тона въглерод са преминали през първичното производство от възникването на живота.

100 квинтилиона тона са около 100 пъти повече от количеството въглерод в Земята – доста впечатляващо постижение за първичните производители.

Първично производство

Днес то се осъществява главно от растенията на сушата и морските микроорганизми, като водорасли и цианобактерии. В миналото съотношението на тези главни участници е било много различно; в случая с най-ранната история на Земята това производство се е осъществявало главно от съвсем различна група организми, които не разчитат на кислородната фотосинтеза, за да останат живи.

Комбинацията от различни научни методологии и техники бе в състояние да даде представа за това кога различните производители са били най-активни в миналото. Примери за такива техники са идентифицирането на най-старите гори или използването на молекулярни вкаменелости, наречени биомаркери.

Така изследователите установяват, че въпреки късната си поява сухоземните растения вероятно са допринесли най-много. Въпреки това е много вероятно цианобактериите всъщност да са номер едно.

Общ живот

След като определят милиардите тонове и кои организми са били отговорни за тях, учените установяват и колко живот е имало някога на Земята.

Въпреки голямата променливост в броя на клетките в един организъм и размерите на различните клетки, подобни усложнения стават второстепенни, тъй като едноклетъчните микроби доминират по това време. В крайна сметка се установява, че днес съществуват около 10³⁰ (десет нонилиона) клетки и че на Земята някога са съществували между 10³⁹ (един дуодецилион) и 10⁴⁰ клетки.

Колко живот ще има някога на Земята?

Като изключим възможността Земята да се премести в орбитата на някоя по-млада звезда, животът на биосферата ни е ограничен. Този болезнен факт е следствие от жизнения цикъл на нашите звезди. От раждането си Слънцето бавно става все по-ярко през последните 4,5 милиарда години, тъй като в ядрото му водородът се превръща в хелий.

В далечното бъдеще, след около 2 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 детство.

Но дотогава колко живот ще е приютила още? След като прогнозират настоящите нива на първична продуктивност за бъдещето, учените изчисляват, че сме на средата и предстои още около 10⁴⁰ клетки някога да обитават Земята.