Скільки життя коли-небудь існувало на Землі?

Це цікаве питання, на яке не так просто відповісти. Всі організми складаються з живих клітин. Хоча важко точно визначити, коли з’явилися перші клітини, геологи найкраще оцінюють, що це сталося принаймні 3,8 мільярда років тому. Але скільки життя населяло цю планету з часу першої клітини на Землі? І скільки життя коли-небудь існуватиме на Землі?

У новому дослідженні, опублікованому в журналі Current Biology, колеги з Вейцмановського інституту науки та коледжу Сміта та я намагалися відповісти на ці великі питання.

Вуглець на Землі

Щороку близько 200 мільярдів тонн вуглецю вбирається через те, що називається первинним продуктом. Під час первинного продукту неорганічний вуглець — такий як вуглекислий газ в атмосфері та бікарбонат в океані — використовується для отримання енергії та побудови органічних молекул, які потрібні життю. Сьогодні найбільш помітним учасником цього процесу є оксигенний фотосинтез, де сонячне світло та вода є ключовими інгредієнтами.

Однак розшифрувати минулі темпи первинного продукту було складним завданням. Замість машини часу вчені, як я, покладаються на підказки, залишені в давніх осадових породах, щоб відтворити минуле середовище. У випадку первинного продукту ізотопний склад кисню у вигляді сульфату в давніх соляних відкладеннях дозволяє робити такі оцінки.

У нашому дослідженні ми зібрали всі попередні оцінки давнього первинного продукту, отримані за допомогою вищезазначеного методу, а також багатьох інших. Результатом цього перепису продуктивності було те, що ми змогли оцінити, що 100 квінтильйонів (або 100 мільярдів) тонн вуглецю пройшли через первинний продукт з початку життя.

Великі числа, як це, важко уявити; 100 квінтильйонів тонн вуглецю — це приблизно 100 разів більше, ніж кількість вуглецю, що міститься в Землі, досить вражаючий підвиг для первинних продуцентів Землі.

Первинний продукт

Сьогодні первинний продукт досягається переважно рослинами на суходолі та морськими мікроорганізмами, такими як водорості та ціанобактерії. У минулому співвідношення цих основних учасників було дуже різним; у випадку найдавнішої історії Землі первинний продукт переважно здійснювався цілком іншою групою організмів, які не покладаються на оксигенну фотосинтез для виживання.

За допомогою комбінації різних методів ми змогли дати уявлення про те, коли різні первинні продуценти були найактивнішими в минулому Землі. Прикладами таких методів є визначення найдавніших лісів або використання молекулярних викопних решток, які називаються біомаркерами. У нашому дослідженні ми використали цю інформацію, щоб дослідити, які організми найбільше сприяли історичному первинному продукту Землі. Ми виявили, що, незважаючи на пізню появу, сухоземні рослини, ймовірно, сприяли найбільше. Однак також дуже ймовірно, що ціанобактерії сприяли найбільше.

Загальне життя

Визначивши, скільки первинного продукту коли-небудь відбувалося, і визначивши, які організми відповідали за це, ми також змогли оцінити, скільки життя коли-небудь було на Землі. У кінці ми змогли оцінити, що сьогодні існує близько 10³⁰ (10 нонільйонів) клітин, і що між 10³⁹ (дуодецильйон) та 10⁴⁰ клітин коли-небудь існували на Землі. Джерело