Življenje na Zemlji ima dolgo in burno zgodovino. Znanstveniki ocenjujejo, da so se pred približno 4 milijardami let, le 500 milijonov let po nastanku planeta Zemlja, pojavile prve enocelične oblike življenja. Do arhejskega Eona (pred 4 do 2,5 milijardami let) naj bi se pojavile večcelične oblike življenja. Medtem ko je bil obstoj takšnih organizmov (Archaea) sklepan iz izotopov ogljika, najdenih v starodavnih kamninah, so fosilni dokazi ostali nedosegljivi.
Vse to se je spremenilo, zahvaljujoč nedavna študija izvedla skupina raziskovalcev z UCLA in Univerze Wisconsin-Madison. Po pregledu starih vzorcev kamnin iz Zahodne Avstralije je ekipa ugotovila, da vsebujejo fosilizirane ostanke različnih organizmov, ki so stari 3,465 milijarde let. V kombinaciji z nedavnim nizom odkritij eksoplanetov ta študija krepi teorijo, da je življenja v vesolju veliko.
Študija z naslovom ' Analize SIMS najstarejše znane skupine mikrofosilov dokumentirajo njihove sestave izotopov ogljika, povezane s taksonom. «, se je pred kratkim pojavila vZbornik Nacionalne akademije znanosti. Kot je navedla raziskovalna skupina, je bila njihova študija sestavljena iz analize izotopa ogljika 11 mikrobnih fosilov, vzetih iz ~3.465 milijonov let starega Zahodnoavstralski Apex Chert .
Apex chert v Zahodni Avstraliji, kjer so našli 3,465 milijarde let stare fosile. Zasluge: John Valley/UW-Madison
Teh 11 fosilov je bilo po naravi raznolikih in raziskovalci so jih razdelili v pet vrstnih skupin na podlagi njihovih navideznih bioloških funkcij. Medtem ko se zdi, da sta dva od fosilnih vzorcev izvedla primitivno obliko fotosinteze, je drugi očitno proizvajal plin metan. Zdi se, da sta preostala dva uživala metan, ki sta ga uporabljala za izgradnjo in vzdrževanje celičnih sten (podobno, kako sesalci uporabljajo maščobo).
Kot je povedal J. William Schopf – profesor paleobiologije v UCLA College in vodilni avtor študije – navedeno v redakciji UCLA izjava za javnost :
»Pred 3,465 milijardami let je bilo življenje na Zemlji že pestro; to je jasno — primitivni fotosintetizatorji, proizvajalci metana, uporabniki metana. To so prvi podatki, ki kažejo na zelo raznolike organizme v tistem času v zgodovini Zemlje, naše prejšnje raziskave pa so pokazale, da so bili uporabniki žvepla tudi pred 3,4 milijarde let.
Ta študija, ki je najbolj podrobna doslej izvedena na mikroorganizmih, ohranjenih kot starodavni fosili, temelji na delu, ki ga Schopf in njegovi sodelavci opravljajo že več kot dve desetletji. nazaj leta 1993 , Schopf in druga skupina raziskovalcev so izvedli študijo, ki je najprej opisala te vrste fosilov. Temu je sledilo leta 2002 z drugo študijo, ki je potrdila njihov biološki izvor.
V tej najnovejši študiji sta Schopf in njegova ekipa ugotovila, kakšni organizmi so in kako zapleteni so. Da bi to naredili, so analizirali mikroorganizme s tehniko, imenovano Sekundarna ionska masna spektroskopija (SIMS), ki razkriva razmerje med ogljikom-12 in ogljikom-13. Medtem ko je ogljik-12 stabilen in najpogostejša vrsta, ki jo najdemo v naravi, je ogljik-13 manj pogost, a podobno stabilen izotop, ki se uporablja v raziskavah organske kemije.
Mikroorganizem, ki so ga analizirali raziskovalci. Zasluge: J. William Schopf/UCLA
Z ločitvijo ogljika iz vsakega fosila na njegove sestavne izotope in določitvijo njihovih razmerij je ekipa lahko ugotovila, kako dolgo so mikroorganizmi živeli in kako so živeli. To nalogo so opravili raziskovalci iz Wisconsina, ki jih je vodil profesor John Valley. 'Razlike v razmerjih izotopov ogljika so v korelaciji z njihovimi oblikami,' je dejal Valley. 'Njihova razmerja med C-13 in C-12 so značilna za biologijo in presnovno funkcijo.'
Po trenutnem znanstvenem soglasju se napredna fotosinteza še ni razvila in kisik se bo na Zemlji pojavil šele 500 milijonov let pozneje. Pred 2 milijardami let so se koncentracije plina kisika začele hitro povečevati. To pomeni, da bi ti fosili, ki so približno 1 milijardo let po nastanku Zemlje, živeli v času, ko je bilo v ozračju malo kisika.
Glede na to, da bi bil kisik strupen za te vrste primitivnih fotosintetizatorjev, so danes precej redki. V resnici jih je mogoče najti le na mestih, kjer je dovolj svetlobe, vendar ni kisika, kar je le redkokdaj v kombinaciji. Še več, same kamnine so bile vir velikega zanimanja, saj je povprečna življenjska doba kamnin, izpostavljenih površini Zemlje, le približno 200 milijonov let.
Ko je Shopf prvič začel svojo kariero, so bili najstarejši znani vzorci kamnin stari 500 milijonov let. To pomeni, da so kamnine, ki vsebujejo fosile, ki so jih pregledali on in njegova ekipa, stare toliko, kolikor lahko dobijo kamnine na Zemlji. Najti fosilizirano življenje v tako starodavnih vzorcih dokazuje, da so se različni organizmi in življenjski cikel na Zemlji razvili že v zgodnjem Archaenskem Eonu, kar so znanstveniki do te točke le sumili.
V prihodnosti bi lahko tehnologijo SIMS uporabili za iskanje znakov fosiliziranega življenja na Marsu. Zasluge: NASA/JPL)
Te ugotovitve imajo seveda posledice za preučevanje, kako in kdaj se je življenje pojavilo na Zemlji. Poleg Zemlje ima študija tudi posledice, saj dokazuje, da se je življenje pojavilo, ko je bila Zemlja še zelo mlada in v primitivnem stanju. Zato ni malo verjetno, da se je podoben proces odvijal tudi drugod v vesolju. Kot je pojasnil Schopf:
»To nam pove, da se je moralo življenje začeti bistveno prej, in potrjuje, da se primitivnemu življenju ni bilo težko oblikovati in razviti v naprednejše mikroorganizme. Ampak, če so pogoji pravi, je videti, da bi moralo biti življenje v vesolju razširjeno.'
Ta študija je bila omogočena zahvaljujoč financiranju, ki ga je zagotovila NASA Astrobiološki inštitut . Če pogledamo v prihodnost, je Schopf navedel, da bo ista tehnologija, ki je bila uporabljena do te fosile, verjetno uporabljena za preučevanje kamnin, ki jih je prinesla Nasina misija s posadko na Mars. Ta misija, načrtovana za 2030-a, bo vključevala pridobivanje vzorcev, ki jih je pridobil Marec 2020 Rover in jih pripelje nazaj na Zemljo za analizo.