पृथ्वी पर अब तक कितना जीवन अस्तित्व में रहा है, और कितना रहेगा?

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सभी जीव जीवित कोशिकाओं से बने हैं। हालाँकि यह सटीक रूप से बताना मुश्किल है कि पहली कोशिकाएँ कब अस्तित्व में आईं, भूवैज्ञानिकों का सर्वोत्तम अनुमान कम से कम इतना पहले ही सुझाव देता है। 3.8 अरब साल पहले. लेकिन पृथ्वी पर पहली कोशिका के बाद से इस ग्रह पर कितना जीवन रहा है? और पृथ्वी पर जीवन कितना रहेगा?

हमारे नए अध्ययन में, प्रकाशित हुआ वर्तमान जीवविज्ञान, मेरे सहकर्मी Weizmann विज्ञान संस्थान और स्मिथ कॉलेज और मैंने इन बड़े सवालों को निशाने पर लिया।

पृथ्वी पर कार्बन

हर साल, लगभग 200 बिलियन टन कार्बन प्राथमिक उत्पादन के रूप में जाना जाता है। प्राथमिक उत्पादन के दौरान, अकार्बनिक कार्बन - जैसे वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड और समुद्र में बाइकार्बोनेट - का उपयोग ऊर्जा के लिए और जीवन की जरूरतों के लिए कार्बनिक अणुओं के निर्माण के लिए किया जाता है।

आज इस प्रयास में सबसे उल्लेखनीय योगदानकर्ता है ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषण, जहां सूरज की रोशनी और पानी प्रमुख तत्व हैं। हालाँकि, प्राथमिक उत्पादन की पिछली दरों को समझना एक चुनौतीपूर्ण कार्य रहा है। टाइम मशीन के बदले, मेरे जैसे वैज्ञानिक पिछले पर्यावरण के पुनर्निर्माण के लिए प्राचीन तलछटी चट्टानों में छोड़े गए सुरागों पर भरोसा करते हैं।

प्राथमिक उत्पादन के मामले में, की समस्थानिक संरचना ऑक्सीजन प्राचीन नमक भंडारों में सल्फेट के रूप में होने की वजह से ऐसे अनुमान लगाना संभव हो जाता है।

In हमारे अध्ययन, हमने उपरोक्त विधि के माध्यम से प्राप्त प्राचीन प्राथमिक उत्पादन के सभी पिछले अनुमानों को संकलित किया है, साथ ही कई अन्य भी। इस उत्पादकता जनगणना का परिणाम यह था कि हम यह अनुमान लगाने में सक्षम थे कि जीवन की उत्पत्ति के बाद से 100 क्विंटलियन (या 100 अरब अरब) टन कार्बन प्राथमिक उत्पादन के माध्यम से रहा है।

इस तरह की बड़ी संख्याओं की कल्पना करना कठिन है; 100 क्विंटिलियन टन कार्बन पृथ्वी के भीतर निहित कार्बन की मात्रा का लगभग 100 गुना है, जो पृथ्वी के प्राथमिक उत्पादकों के लिए एक बहुत प्रभावशाली उपलब्धि है।

प्राथमिक उत्पादन

आज, प्राथमिक उत्पादन मुख्य रूप से भूमि पर पौधों और शैवाल और साइनोबैक्टीरिया जैसे समुद्री सूक्ष्मजीवों द्वारा प्राप्त किया जाता है। अतीत में, इन प्रमुख योगदानकर्ताओं का अनुपात बहुत भिन्न था; पृथ्वी के प्रारंभिक इतिहास के मामले में, प्राथमिक उत्पादन मुख्य रूप से जीवों के एक पूरी तरह से अलग समूह द्वारा किया जाता था जो जीवित रहने के लिए ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषण पर निर्भर नहीं होते हैं।

विभिन्न तकनीकों का संयोजन यह पता लगाने में सक्षम है कि विभिन्न प्राथमिक उत्पादक पृथ्वी के अतीत में सबसे अधिक सक्रिय कब थे। ऐसी तकनीकों के उदाहरणों में पहचान करना शामिल है सबसे पुराने जंगल या आणविक जीवाश्मों का उपयोग करना कहा जाता है बायोमार्कर.

In हमारे अध्ययन, हमने इस जानकारी का उपयोग यह पता लगाने के लिए किया कि पृथ्वी के ऐतिहासिक प्राथमिक उत्पादन में किन जीवों ने सबसे अधिक योगदान दिया है। हमने पाया कि घटनास्थल पर देर से पहुंचने के बावजूद, भूमि पौधों ने संभवतः सबसे अधिक योगदान दिया है। हालाँकि, यह भी बहुत प्रशंसनीय है कि साइनोबैक्टीरिया ने सबसे अधिक योगदान दिया।

जीवाणुओं की हरी बालों जैसी लटें — लिटिल सिप्पेविसेट नमक दलदल, फालमाउथ, मास में एक ज्वारीय तालाब से फिलामेंटस साइनोबैक्टीरिया। छवि क्रेडिट: Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला, सीसी बाय-एनसी-एसए

कुल जीवन

यह निर्धारित करके कि अब तक कितना प्राथमिक उत्पादन हुआ है, और यह पहचानकर कि कौन से जीव इसके लिए ज़िम्मेदार हैं, हम यह अनुमान लगाने में भी सक्षम थे कि पृथ्वी पर कभी कितना जीवन था।

आज, कोई भी यह अनुमान लगाने में सक्षम हो सकता है कि कितना भोजन खाया जाता है, इसके आधार पर कितने मनुष्य जीवित हैं। इसी तरह, हम प्राथमिक उत्पादन और आधुनिक वातावरण में मौजूद कितनी कोशिकाओं के अनुपात को जांचने में सक्षम थे।

प्रति जीव कोशिकाओं की संख्या और विभिन्न कोशिकाओं के आकार में बड़ी परिवर्तनशीलता के बावजूद, ऐसी जटिलताएँ गौण हो जाती हैं क्योंकि एकल-कोशिका वाले रोगाणु वैश्विक कोशिका आबादी पर हावी हो जाते हैं। अंत में, हम अनुमान लगाने में सक्षम थे कि लगभग 10³⁰ (10 नॉनिनिलियन) कोशिकाएँ आज मौजूद हैं, और 10 के बीच³⁹ (एक ग्रहणी) और 10⁴⁰ कोशिकाएँ पृथ्वी पर कभी अस्तित्व में थीं।

पृथ्वी पर कभी कितना जीवन होगा?

पृथ्वी को एक युवा तारे की कक्षा में ले जाने की क्षमता को छोड़कर, पृथ्वी के जीवमंडल का जीवनकाल सीमित है। यह रुग्ण तथ्य इसी का परिणाम है हमारे तारे का जीवन चक्र. अपने जन्म के बाद से, सूर्य पिछले साढ़े चार अरब वर्षों में धीरे-धीरे चमकीला होता जा रहा है क्योंकि इसके मूल में हाइड्रोजन हीलियम में परिवर्तित हो गया है।

भविष्य में, अब से लगभग दो अरब वर्ष बाद, पृथ्वी को रहने योग्य बनाए रखने वाले सभी जैव-भू-रासायनिक असफल-सुरक्षित उपकरण अपनी क्षमता से पीछे धकेल दिए जाएंगे। सीमाएं. सबसे पहले, भूमि के पौधे नष्ट हो जाएंगे, और फिर अंततः महासागर उबल जाएंगे, और पृथ्वी एक बड़े पैमाने पर निर्जीव चट्टानी ग्रह पर वापस आ जाएगी जैसा कि यह अपनी प्रारंभिक अवस्था में थी।

लेकिन तब तक, पृथ्वी पर अपने पूरे रहने योग्य जीवनकाल में कितना जीवन रहेगा? प्राथमिक उत्पादकता के हमारे वर्तमान स्तरों को आगे बढ़ाते हुए, हमने अनुमान लगाया कि लगभग 10⁴⁰ कोशिकाएँ कभी भी पृथ्वी पर कब्ज़ा कर लेंगी।

अंतरिक्ष में एक नीला ग्रह — तारामंडल डोरैडो में 100 प्रकाश वर्ष दूर एक ग्रह प्रणाली पृथ्वी के आकार के पहले रहने योग्य क्षेत्र ग्रह का घर है, जिसे नासा के ट्रांजिटिंग एक्सोप्लैनेट सर्वे सैटेलाइट द्वारा खोजा गया है। छवि क्रेडिट: नासा गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर

पृथ्वी एक एक्सोप्लैनेट के रूप में

केवल कुछ दशक पहले, एक्सोप्लैनेट (अन्य तारों की परिक्रमा करने वाले ग्रह) केवल एक परिकल्पना थे। अब हम न सिर्फ सक्षम हैं उनका पता लगाएं, लेकिन दूर के सितारों के आसपास हजारों दूर की दुनिया के कई पहलुओं का वर्णन करें।

लेकिन पृथ्वी की तुलना इन पिंडों से कैसे की जाती है? अपने नए अध्ययन में, हमने पृथ्वी पर जीवन पर एक विहंगम दृष्टि डाली है और अन्य ग्रहों की तुलना के लिए पृथ्वी को एक बेंचमार्क के रूप में सामने रखा है।

हालाँकि, जो मुझे वास्तव में दिलचस्प लगता है, वह यह है कि पृथ्वी के अतीत में एक मौलिक रूप से भिन्न प्रक्षेपवक्र उत्पन्न करने के लिए क्या हुआ होगा और इसलिए जीवन की एक मौलिक रूप से भिन्न मात्रा जो पृथ्वी को घर कहने में सक्षम है। उदाहरण के लिए, क्या होगा यदि ऑक्सीजनिक प्रकाश संश्लेषण कभी नहीं हुआ, या क्या होगा यदि एंडोसिम्बायोसिस कभी नहीं हुआ?

ऐसे प्रश्नों के उत्तर ही मेरी प्रयोगशाला को आगे बढ़ाएंगे कार्लटन विश्वविद्यालय आने वाले वर्षों में।

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.

छवि क्रेडिट: मिहाली कोल्स / Unsplash