Dünya üzerinde şimdiye kadar ne kadar yaşam vardı?

Tüm canlılar canlı hücrelerden yapılmıştır. İlk hücrelerin tam olarak ne zaman ortaya çıktığını belirlemek zor olsa da jeologların en iyi tahminleri, en azından ilk hücrelerin ortaya çıktığı kadar erken bir zamana işaret ediyor. 3,8 milyar yıl önce. Fakat Dünya'da ilk hücrenin ortaya çıkmasından bu yana bu gezegende ne kadar yaşam yaşandı? Dünya'da ne kadar yaşam olacak?

Yayınladığımız yeni çalışmamızda Güncel biyolojigelen meslektaşlarım Weizmann Bilim Enstitüsü Ve Smith Koleji Bunlar büyük sorulara yönelikti.

Dünyadaki Karbon

Her yıl yaklaşık 200 milyar ton karbon, birincil üretim olarak bilinen süreçte emiliyor. Birincil üretim sırasında, atmosferdeki karbondioksit ve okyanustaki bikarbonat gibi inorganik karbon, enerji üretmek ve yaşam için gerekli olan organik molekülleri oluşturmak için kullanılır.

Bugün bu çabaya en çok katkıda bulunan kişi ise Oksijen fotosenteziGüneş ışığı ve su temel bileşenlerdir. Bununla birlikte, birincil üretimin geçmiş oranlarını deşifre etmek zor bir iş olmuştur. Benim gibi bilim insanları, geçmiş ortamları yeniden inşa etmek için zaman makinesi yerine antik tortul kayalarda bırakılan kanıtlara güveniyor.

Birincil üretim durumunda izotopik bileşim Oksijen Antik tuz yataklarındaki sülfatın formu bu tür tahminlerin yapılmasına olanak sağlar.

içinde Çalışmamız, yukarıdaki yöntemle elde edilen eski birincil üretime ilişkin önceki tüm tahminlerin yanı sıra diğerlerini de derledik. Bu verimlilik sayımının sonucu, yaşamın başlangıcından bu yana 100 kentilyon (ya da 100 milyar milyar) ton karbonun birincil üretimden geçtiğini tahmin edebildik.

Bu kadar büyük sayıları hayal etmek zor; 100 kentilyon ton karbon, Dünya'da bulunan karbon miktarının yaklaşık 100 katına eşdeğerdir; bu, Dünya'nın birincil üreticileri için etkileyici bir başarıdır.

Birincil üretim

Günümüzde birincil üretim çoğunlukla karadaki bitkiler ve alg ve siyanobakteriler gibi deniz mikroorganizmaları tarafından yapılmaktadır. Geçmişte bu büyük hissedarların oranı çok farklıydı; Dünyanın erken tarihinde, birincil üretim öncelikle hayatta kalmak için oksijenli fotosenteze ihtiyaç duymayan tamamen farklı bir organizma grubu tarafından gerçekleştiriliyordu.

Bir dizi farklı teknik, farklı birincil üreticilerin Dünya'nın geçmişinde en aktif olduğu zamanlar hakkında fikir verebilmiştir. Bu tekniklerin örnekleri arasında tanımlama yer almaktadır. En eski ormanlar Veya adı verilen moleküler fosilleri kullanarak Hayati bulgular.

içinde ÇalışmamızBu bilgiyi, Dünya'nın tarihsel birincil üretimine en çok hangi organizmaların katkıda bulunduğunu araştırmak için kullandık. Olay yerine geç varmamıza rağmen, karasal bitkilerin en büyük katkıyı sağladığını gördük. Bununla birlikte, siyanobakterilerin en fazla katkıyı yapmış olması da akla yatkındır.

Tüm hayat

Ne kadar birincil üretimin meydana geldiğini belirleyerek ve bundan sorumlu olan organizmaları tanımlayarak, aynı zamanda Dünya'da şimdiye kadar ne kadar yaşamın var olduğunu da tahmin edebildik.

Bugün, tüketilen gıda miktarına bağlı olarak var olan insan sayısını yaklaşık olarak tahmin etmek mümkün olabilir. Benzer şekilde, birincil üretimin modern ortamda mevcut hücre sayısına oranını da kalibre edebildik.

Organizma başına hücre sayısındaki büyük farklılıklara ve farklı hücre boyutlarına rağmen, bu komplikasyonlar ikincil hale gelir çünkü tek hücreli mikroplar küresel hücre popülasyonlarına hakimdir. Sonunda bunu 10 civarında tahmin edebildik.³⁰ Bugün (10 milyar) hücre var ve bu sayı 10 milyar arasında.³⁹ (iki milyon) ve 10⁴⁰ Hücreler Dünya'da her zaman var olmuştur.

Dünya'da ne kadar yaşam olacak?

Dünya'yı daha genç bir yıldızın yörüngesine sokma yeteneği dışında, Dünya'nın biyosferinin ömrü sınırlıdır. Bu patolojik gerçek, Yıldızlarımızın yaşam döngüsü. Doğumundan bu yana, Güneş, çekirdeğindeki hidrojenin helyuma dönüşmesiyle son dört buçuk milyar yılda yavaş yavaş daha parlak hale geldi.

Uzak gelecekte, yani bundan yaklaşık iki milyar yıl sonra, Dünya'yı yaşanabilir kılan tüm biyojeokimyasal güvenlik önlemleri atlanacak. sınır. Önce karadaki bitkiler ölecek, sonra sonunda okyanuslar kaynayacak ve Dünya başlangıçtaki kayalık, büyük ölçüde cansız gezegenine geri dönecek.

Peki o zaman bile Dünya yaşanabilir ömrü boyunca ne kadar yaşam barındıracak? Mevcut birincil üretkenlik düzeylerimizi geleceğe yansıtarak bunun yaklaşık 10 olduğunu tahmin ediyoruz.⁴⁰ Hücreler her zaman Dünya'yı işgal edecek.

Güneş dışı bir gezegen olarak Dünya

Sadece birkaç on yıl önce dış gezegenler (başka yıldızların yörüngesinde dönen gezegenler) yalnızca bir hipotezdi. Artık sadece şunları yapabiliyoruz: Onları tespit etAncak uzak yıldızların yörüngesinde dönen binlerce uzak dünyanın birçok yönünü tanımlıyor.

Peki Dünya bu nesnelerle nasıl karşılaştırılır? Yeni çalışmamızda Dünya'daki yaşamı kapsamlı bir şekilde inceliyor ve Dünya'yı diğer gezegenlerin karşılaştırılabileceği bir referans noktası olarak tanıtıyoruz.

Bununla birlikte, gerçekten ilginç bulduğum şey, Dünya'nın geçmişinde radikal biçimde farklı bir yol oluşturacak ve dolayısıyla Dünya'yı evi olarak adlandırabilecek tamamen farklı bir yaşam miktarı yaratabilecek olaylardı. Örneğin, ya oksijenli fotosentez hiç gerçekleşmemişse ya da endosembiyoz hiç gerçekleşmemişse?

Bu tür soruların yanıtları laboratuvarımı buna yönlendirecek şeylerdir. Carleton Üniversitesi Önümüzdeki yıllarda.

Peter CrockfordYardımcı Doçent, Yer Bilimleri, Carleton Üniversitesi

Bu makale şuradan yeniden yayımlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak Orijinal makale.