У своєму новому дослідженні вчені висловили припущення, що чисельність живих клітин перевищує кількість піщинок на Землі або зірок на небі
Фото: freepik.com
Від бактерій до синіх китів кількість клітин у живих істотах у трильйон разів перевищує оцінену кількість піщинок на Землі. Вона в 1 мільйон разів більша за всі зірки у Всесвіті. А кількість клітин, які коли-небудь жили, ще на 10 порядків більша, згідно з новими оцінками дослідників, опублікованих минулого тижня в Current Biology. Ці розрахунки також можуть допомогти вченим краще зрозуміти родючість нашої планети та передбачити, як форми життя можуть використовувати вуглець у майбутньому.
Читайте також: Вчені придумали, як значно подовжити життя акумуляторів
«Ці зусилля є абсолютно необхідними. Простий підрахунок і вимірювання речей [це] різниця між здатністю займатися наукою чи ні», – каже Роб Філліпс, біофізик з Каліфорнійського технологічного інституту, який не брав участі в цій роботі, але співпрацював з деякими авторами. Кількісна оцінка таких базових показників має вирішальне значення для здатності вчених ставити змістовні запитання.
Пітер Крокфорд, геолог з Карлтонського університету, та його колеги почали свою інвентаризацію, об’єднавши існуючі оцінки кількості мікробів, які зараз знаходяться в океані, ґрунті та надрах Землі, з кількістю клітин у більших організмах. Результатом була кількість живих клітин на сьогодні. Це число — вражаюче 10 30 клітин, більшість з яких ціанобактерії — стало відправною точкою для підрахунку загальної кількості клітин, які коли-небудь жили.
Ключем до цього розрахунку була первинна продуктивність, перетворення вуглекислого газу (CO 2 ) на вуглецеві сполуки, які живлять все життя. Ці сполуки — наприклад, цукор і крохмаль — просуваються вгору по харчовому ланцюгу: рослини та фотосинтезуючі мікроби поїдаються іншими організмами, які, у свою чергу, поїдаються ще більшими організмами. Усі вони гинуть, поглинаються та розщеплюються комахами та мікробами. Ці споживачі повертають CO 2 в атмосферу, коли вони дихають і вмирають, завершуючи вуглецевий цикл.
Читайте також: Microsoft відкрила новий матеріал, який замінить звичайні акумулятори
Щоб зрозуміти, як первинна продуктивність змінювалася протягом геологічної історії Землі, Крокфорд та його колеги прочесали наукову літературу для оцінок кількості та типів фотосинтезуючих організмів у різні моменти часу та скільки «їжі» вони виробляли. Знаючи первинну продуктивність сучасних клітин, дослідники змогли повернути годинник назад, щоб підрахувати, скільки клітин було б потрібно для підтримки колишнього рівня продуктивності. Вони скоригували розрахунок на основі таких факторів, як час розвитку різних форм життя та те, як льодовикові періоди пригнічували активність цих організмів.
Першими фотосинтезаторами були мікроби під назвою ціанобактерії, які еволюціонували десь між 3,4 і 2,5 мільярдами років тому. Десь між 800 і 650 мільйонами років тому їхня продуктивність була перевершена водоростями, каже Крокфорд. І коли наземні рослини еволюціонували 450-350 мільйонів років тому, їх продуктивність перевищила продуктивність водоростей.
Підсумовуючи всі підрахунки, десь коли-небудь існувало від 10 39 до 10 40 клітин. Разом ці фотосинтезатори пройшли крізь весь вуглець Землі приблизно 100 разів. І розрахунки дослідників показують, що ці цифри наближаються до верхньої межі. Вони кажуть, що Земля просто не має ресурсів для підтримки більш ніж 10 41 клітини.
Читайте також: Учені розповіли, на якій найближчі до Землі планеті йде діамантовий дощ
Ці цифри здаються «розумними та реалістичними», – каже Алессіо Коллалті, лісовий еколог із Національної дослідницької ради Італійського інституту систем сільського господарства та лісівництва в Середземномор’ї. Документ читається як «фільм про життя на Землі та про те, як воно розвивалося з самого початку», — каже він.
Однак Дональд Кенфілд, геобіолог з Університету Південної Данії, попереджає, що «ці оцінки стають набагато непевнішими, коли ми повертаємося далі в минуле».
Крокфорд і його колеги також запускають свій фільм у майбутнє. У міру старіння Сонце світлішатиме, стимулюючи геологічні процеси, які поступово зменшуватимуть кількість CO 2 у повітрі. Приблизно через 1 мільярд років, згідно зі сценарієм авторів, рівень CO 2 впаде настільки низько, що фотосинтез порушиться. Рослини загинуть. Температура океану підвищиться настільки, що первинні виробники також не виживуть. Незабаром після цього біомаса Землі різко впаде, і життя, яке ми знаємо, припиниться.
«Я сподіваюся, що вони помиляються», — каже Джеффрі Кемерон, біохімік з Університету Колорадо в Боулдері. Незважаючи на це, «виконати ці розрахунки та обговорити їх — чудова вправа для роздумів».
Ознайомтесь з іншими популярними матеріалами:
У нашій сонячній системі знайшли ще одну велику планету
Вчені розповіли, скільки летіти до Плутона
NASA знайшла спосіб добування питної води на Марсі
Джерело: Science
