Życie na Ziemi ma długą i burzliwą historię. Naukowcy szacują, że około 4 miliardy lat temu, zaledwie 500 milionów lat po powstaniu planety Ziemia, powstały pierwsze jednokomórkowe formy życia. Według Eche Archeana (4–2,5 miliarda lat temu) pojawiły się wielokomórkowe formy życia. Podczas gdy istnienie takich organizmów (Archaea) wywnioskowano z izotopów węgla znalezionych w starożytnych skałach, dowody kopalne pozostały nieuchwytne.
Wszystko to uległo zmianie dzięki niedawnemu badaniu przeprowadzonemu przez zespół naukowców z UCLA i University of Wisconsin – Madison. Po zbadaniu starożytnych próbek skał z Australii Zachodniej zespół ustalił, że zawierają one skamieniałe pozostałości różnych organizmów, które mają 3,465 miliarda lat. W połączeniu z niedawną falą odkryć egzoplanet, badanie to potwierdza teorię, że życie jest wszechobecne we Wszechświecie.
Badanie, zatytułowane „Analizy SIMS najstarszego znanego zestawu mikroskamielin dokumentują ich skład izotopów węgla skorelowanych z taksonem”, ostatnio pojawiło się w Postępowania z National Academy of Sciences. Jak wskazał zespół badawczy, ich badanie polegało na analizie izotopów węgla 11 mikrobiologicznych skamielin pobranych z ok. 3465-milionowego Zachodniej Australii Apex Chert.
Te 11 skamielin miało różnorodny charakter, a naukowcy podzielili je na pięć grup gatunków na podstawie ich pozornych funkcji biologicznych. Podczas gdy dwie próbki kopalne wykonały pierwotną formę fotosyntezy, inny najwyraźniej wytworzył metan. Dwie pozostałe wydają się być konsumentami metanu, które budowali i utrzymywali ściany komórkowe (podobnie jak ssaki wykorzystują tłuszcz).
Jak J. William Schopf - profesor paleobiologii w UCLA College i główny autor badania - wskazał w komunikacie prasowym UCLA Newsroom:
„3,465 miliarda lat temu życie na Ziemi było już zróżnicowane; to jasne - prymitywne fotosyntezy, producenci metanu, użytkownicy metanu. Są to pierwsze dane, które pokazują bardzo różnorodne organizmy w tym czasie w historii Ziemi, a nasze poprzednie badania wykazały, że użytkownicy siarki mieli również 3,4 miliarda lat temu.
To badanie, które jest najbardziej szczegółowym kiedykolwiek przeprowadzonym na mikroorganizmach zachowanych jako starożytne skamieliny, opiera się na pracach, które Schopf i jego współpracownicy wykonują od ponad dwóch dekad. W 1993 roku Schopf i inny zespół naukowców przeprowadzili badanie, w którym po raz pierwszy opisano te rodzaje skamielin. Następnie w 2002 r. Przeprowadzono inne badanie, które potwierdziło ich biologiczne pochodzenie.
W tym ostatnim badaniu Schopf i jego zespół ustalili, jakie są to organizmy i jak bardzo są złożone. W tym celu przeanalizowali mikroorganizmy przy użyciu techniki zwanej spektroskopią masową jonów wtórnych (SIMS), która ujawnia stosunek węgla-12 do węgla-13. Podczas gdy węgiel-12 jest stabilny i najczęstszy typ występujący w naturze, węgiel-13 jest mniej powszechnym, ale podobnie stabilnym izotopem stosowanym w badaniach chemii organicznej.
Dzięki rozdzieleniu węgla z każdej skamieliny na składowe izotopy i określeniu ich stosunku, zespół był w stanie stwierdzić, jak dawno żyły mikroorganizmy, a także jak żyły. Zadanie to wykonali naukowcy z Wisconsin, którym kierował profesor John Valley. „Różnice w stosunkach izotopów węgla korelują z ich kształtami”, powiedział Valley. „Ich stosunek C-13-do-C-12 jest charakterystyczny dla biologii i funkcji metabolicznych”.
Według obecnego konsensusu naukowego zaawansowana fotosynteza jeszcze się nie rozwinęła, a tlen pojawi się na Ziemi dopiero 500 milionów lat później. Do 2 miliardów lat temu stężenie tlenu w gazie zaczęło gwałtownie rosnąć. Oznacza to, że skamieliny te, które istniały około 1 miliarda lat po powstaniu Ziemi, żyłyby w czasach, gdy w atmosferze brakowało tlenu.
Biorąc pod uwagę, że tlen byłby trujący dla tego rodzaju prymitywnych fotosyntezatorów, są one dzisiaj dość rzadkie. W rzeczywistości można je znaleźć tylko w miejscach, w których jest wystarczająca ilość światła, ale nie ma tlenu, co rzadko występuje w połączeniu. Co więcej, same skały były źródłem dużego zainteresowania, ponieważ średnia długość życia skał wystawionych na powierzchnię Ziemi wynosi zaledwie około 200 milionów lat.
Kiedy Shopf rozpoczął karierę, najstarsze znane próbki skał miały 500 milionów lat. Oznacza to, że skały zawierające skamieliny, które on i jego zespół zbadali, są tak stare, jak tylko skały na Ziemi mogą się dostać. Odnalezienie skamieniałego życia w tak starożytnych próbkach pokazuje, że różnorodne organizmy i cykl życia ewoluowały już na Ziemi od wczesnego Archaena Eona, co naukowcy podejrzewali tylko do tego momentu.
Odkrycia te mają oczywiście implikacje dla badań nad tym, jak i kiedy życie pojawiło się na Ziemi. Poza Ziemią badanie ma również implikacje, ponieważ pokazuje, że życie powstało, gdy Ziemia była jeszcze bardzo młoda i w prymitywnym stanie. Dlatego nie jest wykluczone, że podobny proces miał miejsce w innym miejscu we Wszechświecie. Jak wyjaśnił Schopf:
„To mówi nam, że życie musiało zacząć się znacznie wcześniej i potwierdza, że prymitywne życie nie było trudne do uformowania się i przekształcenia w bardziej zaawansowane mikroorganizmy. Ale jeśli warunki są odpowiednie, wygląda na to, że życie we wszechświecie powinno być powszechne. ”
Badanie to było możliwe dzięki funduszom zapewnionym przez NASA Astrobiology Institute. Spoglądając w przyszłość, Schopf wskazał, że ta sama technologia zastosowana do tych skamielin prawdopodobnie zostanie wykorzystana do badania skał przywiezionych przez misję NASA na Marsa. Ta misja, zaplanowana na 2030 rok, będzie polegała na pobieraniu próbek uzyskanych przez Łazik Mars 2020 i sprowadzając ich z powrotem na Ziemię do analizy.
