Οι επιστήμονες αναλύουν δείγματα 3.465 δισεκατομμύρια ετών, μια νέα ανάλυση των παλαιότερων γνωστών ορυκτών μικροοργανισμών παρέχει ισχυρά στοιχεία που υποστηρίζουν μια ολοένα και πιο διαδεδομένη αντίληψη ότι η ζωή στο σύμπαν είναι κοινή.
Οι μικροοργανισμοί, από τη Δυτική Αυστραλία, είναι 3.465 δισεκατομμύρια ετών. Οι επιστήμονες από το UCLA και από το University of Wisconsin-Madison αναφέρουν στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences ότι δύο από τα είδη που μελετούσαν φαίνεται ότι έχουν εκτελέσει μια πρωτόγονη μορφή φωτοσύνθεσης, ένα άλλο προφανώς παραγόμενο αέριο μεθανίου και δύο άλλα φαίνεται να έχουν καταναλώσει μεθάνιο και να το χρησιμοποιήσουν για να χτίσουν τα κυτταρικά τείχη τους.
Οι ενδείξεις ότι μια διαφορετική ομάδα οργανισμών είχε ήδη εξελιχθεί πολύ νωρίς στην ιστορία της Γης – σε συνδυασμό με τη γνώση των επιστημόνων για τον τεράστιο αριθμό αστεριών του σύμπαντος και την αυξανόμενη κατανόηση ότι οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τόσες πολλές από αυτές – ενισχύει την υπόθεση η ζωή που υπάρχει σε άλλα μέρη του σύμπαντος, διότι θα ήταν εξαιρετικά απίθανο η ζωή να σχηματίστηκε γρήγορα στη Γη, αλλά δεν γεννήθηκε πουθενά αλλού.
«Πριν από 3.465 δισεκατομμύρια χρόνια, η ζωή ήταν ήδη διαφορετική στη Γη, όπως οι πρωτόγονοι φωτοσυνθετικοί παράγοντες, οι παραγωγοί μεθανίου, οι χρήστες μεθανίου, αυτό είναι ξεκάθαρο», δήλωσε ο J. William Schopf, καθηγητής παλαιοβιολογίας στο UCLA College και κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Αυτά είναι τα πρώτα δεδομένα που δείχνουν τους πολύ διαφορετικούς οργανισμούς εκείνη την εποχή στην ιστορία της Γης και η προηγούμενη έρευνα μας έδειξε ότι υπήρχαν χρήστες θείου πριν από 3,4 δισεκατομμύρια χρόνια».
«Αυτό μας λέει ότι η ζωή έπρεπε να έχει αρχίσει ουσιαστικά νωρίτερα και επιβεβαιώνει ότι δεν ήταν δύσκολο για την πρωτόγονη ζωή να σχηματιστεί και να εξελιχθεί σε πιο προηγμένους μικροοργανισμούς». Ο Schopf είπε ότι οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πόσο νωρίτερα μπορεί να έχει αρχίσει η ζωή. «Αλλά, αν οι συνθήκες είναι σωστές, φαίνεται ότι η ζωή στο σύμπαν πρέπει να είναι ευρέως διαδεδομένη», ανέφερε.
Η μελέτη είναι η πιο λεπτομερής που έγινε ποτέ σε μικροοργανισμούς που διατηρήθηκαν σε τέτοια αρχαία απολιθώματα. Οι ερευνητές με επικεφαλής τον Schopf περιέγραψαν για πρώτη φορά τα απολιθώματα στο περιοδικό Science το 1993 (την δημοσίευση του θα την βρείτε εδώ) και στη συνέχεια τεκμηρίωσαν τη βιολογική τους προέλευση στο περιοδικό Nature το 2002 (αυτή την δημοσίευση θα την βρείτε εδώ). Αλλά η νέα μελέτη είναι η πρώτη που διαπιστώνει το είδος των βιολογικών μικροβιακών οργανισμών και πόσο προηγμένες είναι πρωτόγονα.
Για τη νέα έρευνα, ο Schopf και οι συνάδελφοί του ανέλυσαν τους μικροοργανισμούς με τεχνολογία αιχμής που ονομάζεται δευτερογενής φασματοσκοπία μάζας ιόντων ή SIMS, η οποία αποκαλύπτει την αναλογία άνθρακα-12 με ισότοπα άνθρακα-13 – οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν για τον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο οι μικροοργανισμοί έζησε. (Τα φωτοσυνθετικά βακτήρια έχουν διαφορετικές υπογραφές άνθρακα από παραγωγούς μεθανίου και καταναλωτές, για παράδειγμα). Το 2000, ο Schopf έγινε ο πρώτος επιστήμονας που χρησιμοποίησε το SIMS για να αναλύσει τα μικροσκοπικά απολιθώματα που φυλάσσονται σε βράχους. είπε ότι η τεχνολογία θα χρησιμοποιηθεί πιθανότατα για τη μελέτη δειγμάτων που επιστρέφονται από τον Άρη για σημάδια ζωής.
Οι ερευνητές του Wisconsin, με επικεφαλής τον καθηγητή γεωεπιστήμης John Valley, χρησιμοποίησαν ένα δευτερεύον φασματόμετρο μάζας ιόντων – ένα από τα λίγα στον κόσμο – για να διαχωρίσουν τον άνθρακα από κάθε απολιθωμένο στα ισότοπα του και να καθορίσουν τους λόγους τους.
«Οι διαφορές στις αναλογίες ισότοπων άνθρακα συσχετίζονται με τα σχήματα τους», δήλωσε ο Valley. Οι αναλογίες C-13-C-12 είναι χαρακτηριστικές της βιολογίας και της μεταβολικής λειτουργίας».
Τα απολιθώματα σχηματίστηκαν σε μια εποχή που υπήρχε πολύ λίγο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα, δήλωσε ο Schopf. Πιστεύει ότι η προηγμένη φωτοσύνθεση δεν είχε ακόμη εξελιχθεί και ότι το οξυγόνο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στη Γη περίπου μισό δισεκατομμύριο χρόνια αργότερα, πριν η συγκέντρωση στην ατμόσφαιρά μας αυξηθεί ραγδαία ξεκινώντας περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το οξυγόνο θα ήταν δηλητηριώδες σε αυτούς τους μικροοργανισμούς και θα τους σκότωσε.
Οι πρωτότυποι φωτοσύνθετες είναι σχετικά σπάνιοι στη Γη σήμερα επειδή υπάρχουν μόνο σε μέρη όπου υπάρχει φως αλλά όχι οξυγόνο – συνήθως υπάρχει άφθονο οξυγόνο οπουδήποτε υπάρχει φως. Και η ύπαρξη των πετρωμάτων που έχουν αναλύσει οι επιστήμονες είναι επίσης αξιοσημείωτοι: Η μέση διάρκεια ζωής ενός βράχου που εκτίθεται στην επιφάνεια της Γης είναι περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια, δήλωσε ο Schopf, προσθέτοντας ότι όταν άρχισε την καριέρα του, δεν υπήρχαν απολιθώματα ζωή που χρονολογείται πριν από περισσότερα από 500 εκατομμύρια χρόνια.
Ενώ η μελέτη δείχνει έντονα την ύπαρξη πρωτόγονων μορφών ζωής σε όλο το σύμπαν, ο Schopf δήλωσε ότι η παρουσία μιας πιο προηγμένης ζωής είναι πολύ δυνατή αλλά λιγότερο βέβαιη.
Ένας από τους συγγραφείς του βιβλίου είναι ο Anatoliy Kudryavtsev, ανώτερος επιστήμονας στο Κέντρο Μελέτης της Εξέλιξης και της Προέλευσης της ζωής στο UCLA, του οποίου διευθυντής είναι ο Schopf. Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Ινστιτούτο Αστροβιολογίας της NASA.
Τον Μάιο του 2017, ένα έγγραφο στο PNAS του Schopf, της μεταπτυχιακής φοιτήτριας του UCLA Amanda Garcia και συναδέλφων της στην Ιαπωνία έδειξε ότι η θερμοκρασία της θάλασσας πλησίον της επιφάνειας της Γης έχει μειωθεί δραματικά κατά τα τελευταία 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Το έργο βασίστηκε στην ανάλυσή τους για ένα είδος αρχαίου ενζύμου που υπάρχει σε όλους σχεδόν τους οργανισμούς.
Το 2015, ο Schopf ήταν μέλος μιας διεθνούς ομάδας επιστημόνων που περιγράφει στο PNAS την ανακάλυψη της μεγαλύτερης απουσίας εξέλιξης που έχει αναφερθεί ποτέ – ένας τύπος μικροοργανισμού βαθέων υδάτων που φαίνεται να μην έχει εξελιχθεί περισσότερο από 2 δισεκατομμύρια χρόνια.
Η επιστημονική δημοσίευση στα Αγγλικά:
J. William Schopf, Kouki Kitajima, Michael J. Spicuzza, Anatoliy B. Kudryavtsev, John W. Valley. SIMS analyses of the oldest known assemblage of microfossils document their taxon-correlated carbon isotope compositions. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017.
