Все организмы состоят из живых клеток. Хотя трудно точно определить, когда появились первые клетки, по лучшим оценкам геологов, по крайней мере, уже 3.8 миллиард лет назад. Но сколько жизни населило эту планету со времени появления первой клетки на Земле? И сколько жизни когда-либо будет существовать на Земле?
В нашем новом исследовании, опубликованном в Current Biology, мои коллеги из Институт Вейцмана и Smith College и я нацелился на эти большие вопросы.
Углерод на Земле
Ежегодно около 200 миллиардов тонн углерода поглощается посредством так называемого первичного производства. Во время первичного производства неорганический углерод, такой как углекислый газ в атмосфере и бикарбонат в океане, используется для получения энергии и создания органических молекул, необходимых для жизни.
Сегодня наиболее заметным вкладом в эти усилия является оксигенный фотосинтез, где солнечный свет и вода являются ключевыми ингредиентами. Однако расшифровка прошлых темпов первичного производства была сложной задачей. Вместо машины времени ученые, подобные мне, полагаются на подсказки, оставленные в древних осадочных породах, чтобы реконструировать окружающую среду прошлого.
В случае первичного производства изотопный состав кислород в виде сульфата в древних соляных месторождениях позволяет сделать такие оценки.
In наше исследованиемы собрали все предыдущие оценки древнего первичного производства, полученные с помощью описанного выше метода, а также многие другие. Результатом этой переписи продуктивности стало то, что мы смогли подсчитать, что 100 квинтиллионов (или 100 миллиардов миллиардов) тонн углерода прошли через первичное производство с момента зарождения жизни.
Такие большие цифры трудно представить; 100 квинтиллионов тонн углерода — это примерно в 100 раз больше, чем количество углерода, содержащегося на Земле, — довольно впечатляющий результат для основных производителей Земли.
Основное производство
Сегодня первичное производство осуществляется в основном за счет наземных растений и морских микроорганизмов, таких как водоросли и цианобактерии. В прошлом доля этих основных вкладчиков была совсем другой; В случае древнейшей истории Земли первичное производство в основном осуществлялось совершенно другой группой организмов, которые не полагались на кислородный фотосинтез для выживания.
Комбинация различных методов позволила дать представление о том, когда разные первичные производители были наиболее активны в прошлом Земли. Примеры таких методов включают выявление самые старые леса или используя молекулярные окаменелости, называемые биомаркеры.
In наше исследование, мы использовали эту информацию, чтобы изучить, какие организмы внесли наибольший вклад в историческое первичное производство Земли. Мы обнаружили, что, несмотря на опоздание, наземные растения, вероятно, внесли наибольший вклад. Однако вполне вероятно, что наибольший вклад внесли цианобактерии.
Общая жизнь
Определив, сколько первичного производства когда-либо происходило, и определив, какие организмы были ответственны за него, мы также смогли оценить, сколько жизни когда-либо существовало на Земле.
Сегодня можно приблизительно определить, сколько существует людей, исходя из количества потребляемой пищи. Точно так же мы смогли откалибровать соотношение первичной продукции и количества клеток, существующих в современной среде.
Несмотря на большую вариабельность количества клеток в организме и размеров различных клеток, такие осложнения становятся вторичными, поскольку одноклеточные микробы доминируют в глобальных клеточных популяциях. В итоге нам удалось подсчитать, что около 1030 (10 немиллионов) клеток существуют сегодня, и между 1039 (дуодециллион) и 1040 клетки когда-либо существовали на Земле.
Сколько жизни когда-либо будет на Земле?
За исключением возможности вывести Землю на орбиту более молодой звезды, время жизни земной биосферы ограничено. Этот печальный факт является следствием жизненный цикл нашей звезды. С момента своего рождения Солнце постепенно становилось ярче в течение последних четырех с половиной миллиардов лет, поскольку водород в его ядре превратился в гелий.
В далеком будущем, примерно через два миллиарда лет, все биогеохимические механизмы безопасности, которые делают Землю пригодной для жизни, будут вытеснены за рамки своих возможностей. рамки. Сначала вымрут наземные растения, а затем, в конце концов, океаны закипят, и Земля снова станет практически безжизненной каменистой планетой, какой она была в зачаточном состоянии.
Но до тех пор, сколько жизни будет на Земле за всю ее обитаемую жизнь? Прогнозируя наши нынешние уровни первичной продуктивности, мы подсчитали, что около 1040 клетки когда-нибудь займут Землю.
Земля как экзопланета
Всего несколько десятилетий назад экзопланеты (планеты, вращающиеся вокруг других звезд) были всего лишь гипотезой. Теперь мы можем не только обнаружить их, но описывают многие аспекты тысяч далеких миров вокруг далеких звезд.
Но как Земля соотносится с этими телами? В нашем новом исследовании мы взглянули на жизнь на Земле с высоты птичьего полета и предложили Землю в качестве эталона для сравнения с другими планетами.
Однако что мне действительно интересно, так это то, что могло произойти в прошлом Земли, что привело к радикально другой траектории и, следовательно, к радикально другому количеству жизни, которая смогла назвать Землю своим домом. Например, что, если бы кислородный фотосинтез никогда не возник, или что, если бы эндосимбиоза никогда не возникло?
Ответы на такие вопросы – вот что будет способствовать развитию моей лаборатории. Карлтонский университет в ближайшие годы.
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Изображение Фото: Михай Колес / Unsplash
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- Источник: https://singularityhub.com/2024/01/30/how-much-life-has-ever-existed-on-earth-and-how-much-ever-will/
- :имеет
- :является
- :нет
- :куда
- $UP
- 07
- 09
- 1
- 10
- 100
- 200
- 200 млрд штук.
- 2021
- 2023
- 600
- 8
- a
- способность
- в состоянии
- О нас
- выше
- AC
- достигнутый
- активный
- тому назад
- цель
- живой
- Все
- позволяет
- причислены
- количество
- an
- Древний
- и
- приблизительный
- МЫ
- около
- гайд
- AS
- аспекты
- At
- Атмосфера
- прочь
- Бактерии
- основанный
- BE
- становиться
- было
- не являетесь
- эталонный тест
- ЛУЧШЕЕ
- между
- большой
- миллиард
- птицы
- рождение
- Синии
- органов
- ярче
- строить
- но
- by
- призывают
- под названием
- пришел
- углерод
- двуокись углерода
- случаев
- ячейка
- Клетки
- Перепись
- сложные
- коллеги
- COM
- сочетание
- приход
- Commons
- сравнить
- скомпилированный
- осложнения
- композиция
- проводятся
- следствие
- потребленный
- содержащегося
- способствовало
- участник
- вкладчики
- переделанный
- Основные
- может
- творческий
- кредит
- Текущий
- десятилетия
- депозиты
- Производный
- описывать
- Несмотря на
- определения
- Умереть
- различный
- трудный
- открытый
- отдаленный
- приносит
- не
- господствовать
- управлять
- в течение
- раннее
- Рано
- земля
- усилие
- конец
- энергетика
- Весь
- полностью
- Окружающая среда
- средах
- оценка
- По оценкам,
- Оценки
- со временем
- НИКОГДА
- точно,
- пример
- Примеры
- существовать
- существовавший
- экзопланета
- экзопланеты
- Больше
- Глаза
- факт
- далеко
- подвиг
- несколько
- Найдите
- First
- полет
- питание
- Что касается
- форма
- вперед
- Ископаемые
- найденный
- 4
- от
- будущее
- получающий
- Дайте
- Глобальный
- Зелёная
- группы
- Половина
- произошло
- Есть
- гелий
- High
- исторический
- история
- держать
- Главная
- Вилла / Бунгало
- Как
- Однако
- HTTP
- HTTPS
- Людей
- Гидрирование
- i
- идентифицирующий
- if
- изображение
- впечатляющий
- in
- включают
- информация
- ингредиенты
- Институт
- интересный
- в
- IT
- ЕГО
- JPG
- всего
- Сохранить
- Основные
- известный
- лаборатория
- Земля
- большой
- в значительной степени
- Поздно
- наименее
- оставил
- уровни
- Лицензия
- Вместо
- ЖИЗНЬЮ
- продолжительность жизни
- такое как
- Вероятно
- Ограниченный
- мало
- жизнью
- машина
- сделанный
- в основном
- основной
- многих
- морской
- Масса
- макс-ширина
- Май..
- метод
- Модерн
- молекулярный
- самых
- двигаться
- много
- my
- себя
- НАСА
- национальный
- потребности
- никогда
- Новые
- примечательный
- сейчас
- номер
- номера
- произошло
- океаны
- of
- от
- on
- ONE
- только
- or
- Орбита
- орбитальный
- органический
- Origin
- Другое
- Другое
- наши
- Результат
- за
- мимо
- для
- фотосинтез
- картина
- планета
- Планеты
- растений
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- правдоподобный
- ВОДОЕМ
- популяции
- довольно
- предыдущий
- первичный
- производит
- Производители
- Производство
- производительность
- доля
- опубликованный
- толкнул
- положил
- Вопросы
- нониллион
- радикально
- Стоимость
- соотношение
- Читать
- полагаться
- ответственный
- возвращают
- скалистый
- соль
- спутник
- сцена
- Ученые
- вторичный
- смысл
- Аналогичным образом
- с
- Размеры
- Медленно
- кузнец
- Space
- Звезда
- Звезды
- оставаться
- Пряди
- Кабинет
- такие
- предлагать
- Вс
- солнечный свет
- Опрос
- система
- приняты
- Сложность задачи
- снижения вреда
- который
- Ассоциация
- Будущее
- их
- тогда
- следовательно
- Эти
- этой
- тысячи
- Через
- время
- раз
- в
- сегодня
- Тон
- приняли
- траектория
- по-настоящему
- два
- под
- до
- используемый
- через
- очень
- Вид
- законопроект
- Вода
- we
- ЧТО Ж
- были
- Что
- Что такое
- когда
- в то время как
- будете
- в
- мире
- год
- лет
- Моложе
- зефирнет