Студија комбинује податке из више области и предочава да информације о сложеној историји живота на нашој планети из једне области не могу бити посматране изоловано.
Први живот на Земљи био је микробни. Најстарији фосили микробног живота датирају пре око 3,5 милијарди година. Данас велику већину биомасе на нашој планети чине ситни, једноћелијски микроорганизми. Иако су обилни, историја микроба може бити изазов за проучавање астробиолога. Микроорганизми не остављају иза себе кости, шкољке или друге велике фосиле као диносауруси, рибе или други велики организми. Због тога научници морају да траже другачије доказе како би разумели еволуцију микробног живота кроз време, пише СајТеч дејли.
Да би проучавали древне микробе на Земљи, астробиолози траже изотопске трагове у стенама које се могу користити за идентификацију метаболизама древних заједница. Метаболизам се односи на претварање хране у енергију и дешава се у свим живим бићима. Многи елементи - угљеник, азот, сумпор, гвожђе, укључени су у микробни метаболизам. Како микроорганизми обрађују ове елементе, они изазивају изотопске промене које научници могу уочити у стенама. Микроорганизми такође помажу у контроли начина на који се ови елементи таложе и циклирају у окружењу, утичући на геологију и хемију на локалним и глобалним размерама.
Други начин за проучавање древног микробног живота је да се истражи еволуцијска информација садржана у генима данашњег живота. Комбиновањем ових генетичких информација из молекуларне биологије са геобиолошким информацијама из стена, астробиолози могу разумети везе између заједничке еволуције ране Земље и раног живота.
За пример геолошког доказа микробног метаболизма, можемо узети у обзир формирање тракастих железних формација (БИФс) на древном морском дну. Ови шарени слојеви наизменично богати гвожђем и силицијумом формирани су пре 3,8 милијарди до 1,8 милијарди година и повезани су са неким од најстаријих стенских формација на Земљи. Црвена боја стена произилази од високог садржаја гвожђа, показујући нам да су океани Земље били богати гвожђем током две милијарде година у којима су се ове стене формирале.
У новој студији, тим истраживача даје преглед тренутног знања, прикупљајући информације о раним метаболизмима које је користио микробни живот, времену када су се ти метаболизми развили и како су ти процеси повезани са главним хемијским и физичким променама на Земљи, као што су оксигенација океана и атмосфере.
Током времена, присуство кисеоника на Земљи се драматично мењало, у океану, атмосфери и на копну. Ове промене утицале су и на еволуцију биосфере и на окружење. На пример, како су фотосинтетички организми повећавали нивое кисеоника у атмосфери, стварали су нова окружења за микробни живот. Фотосинтетички микроорганизми су одиграли кључну улогу у оксигенацији атмосфере, омогућавајући развој сложенијег живота. Различити храњиви састојци постали су доступни животу за раст. У исто време, микроорганизми који нису могли преживети у присуству кисеоника морали су да се прилагоде, нестану или пронађу начин да преживе у окружењима где кисеоник није био присутан, као што су дубоке поџемне области.
Нова студија објашњава наше разумевање како су се нивои кисеоника мењали кроз време и просторне скале. Аутори мапирају различите типове микробних метаболизама, као што је фотосинтеза, на ову историју како би боље разумели однос узрока и последица између кисеоника и еволуције живота на Земљи. Рад пружа важан контекст за велике промене у току еволуције биосфере и планете.
Пажљивим разматрањем историје различитих типова микробних метаболизама на Земљи, истраживање показује како су биогеохемијски циклуси на нашој планети нераскидиво повезани кроз време на локалним и глобалним размерама. Аутори такође расправљају о значајним празнинама у нашем знању које ограничавају тумачења. На пример, не знамо колика је била млада биосфера на Земљи, што ограничава нашу способност да проценимо глобалне ефекте различитих метаболизама током најранијих година Земље.
Слично, када користимо генетске информације да бисмо истражили дрво живота уназад, научници могу проценити када су се одређени гени први пут појавили (и тиме који типови метаболизама су могли бити коришћени у то време у живим ћелијама). Међутим, еволуција новог типа метаболизма у одређеном тренутку историје не значи нужно да је тај метаболизам био уобичајен или да је имао довољно велики ефекат у окружењу да би оставио доказе у стенском запису.
Према ауторима, историја микробног живота кретала се у корак са историјом океана, копна и атмосфере, а наше разумевање остаје ограничено колико још не знамо о окружењима ране Земље.
Студија такође има шире импликације у потрази за животом ван Земље. Разумевање коеволуције живота и окружења може помоћи научницима да боље разумеју услове неопходне за настањивост планете. Разумевање микробне еволуције на Земљи може нам помоћи да идентификујемо потенцијалне трагове живота на другим планетама, као што је Марс. Повезаности између живота и окружења такође пружају важне трагове у потрази за биосигнатурним гасовима у атмосферама планета које орбитирају удаљене звезде.
Истраживање које повезује историју микробног живота са еволуцијом Земљиног окружења не само да расветљава прошлост наше планете, већ пружа и кључне увиде за будућа истраживања, како на Земљи, тако и у свемиру. Разумевање тих прастарих процеса помаже нам да схватимо како је живот могао настати и опстати, пружајући драгоцене информације у потрази за ванземаљским животом.
Погледајте и: