Най-ранните форми на живот на Земята: произход и доказателства

Най-ранните известни форми на живот, открити на Земята, са вкаменелости на микроорганизми в скали на възраст 3,46 милиарда години в Западна Австралия. Възможно е формите на живот като микроорганизми да са живели много по-рано. Най-ранното време, когато формите на живот са се появили за първи път на Земята, е неизвестно. Такива форми на живот може да са живели още преди 4,28 милиарда години, малко след като са се образували океаните преди 4,41 милиарда години и малко след образуването на Земята преди 4,54 милиарда години.

Формата на живот е организъм, който е жив. Оценките за броя на видовете форми на живот на Земята варират от 14 милиона до 1 трилион вида. Смята се, че повече от 99 % от всички видове форми на живот, които някога са живели на Земята, са изчезнали. Формите на живот могат да бъдат открити навсякъде на Земята. Това включва подземните пространства, вероятно на дълбочина поне 12 мили под земята, и най-дълбоките части на океаните. Животът може да бъде открит на височина най-малко 47 мили в атмосферата, а при тестови услови оцелява и във вакуума на космическото пространство.

Според един от изследователите "микробите могат да се намерят навсякъде - те са изключително адаптивни към условията и оцеляват навсякъде".

Доказателства за ранния живот

Учените използват няколко типа доказателства, за да търсят и интерпретират следи от най-ранния живот:

• Микрофосили и структурни форми – например строматолити (слоести структури, образувани от обществени микробни общности) и вкаменености на клетки или колонии. Най-широко цитирани са вкаменелостите в Западна Австралия (3,46 млрд. г.), но има и по-стари и спорни примери.
• Изотопни сигнатури – животните процеси често оставят характерни съотношения между изотопите на въглерода (по-лекият C-12 се предпочита от живите организми). Откриването на такива фракционирани изотопи в древни скали може да бъде знак за биологична активност.
• Молекулярни биомаркери – стабилни молекули (напр. някои въглеводороди), които са продукт или остатък от метаболизма на организми. Тези доказателства обаче са чувствителни към по-късна промяна и замърсяване.
• Геоложен контекст и датиране – радиометричното датиране (напр. U–Pb в циркони, Ar–Ar, Pb–Pb) определя възрастта на скалите, в които са намерени следите, и помага да се установи кога е имало подходящи условия за живот.

Какво знаем за времевата линия

Най-сигурните макрофосилни следи (напр. строматолити и микрофосили) са на възраст около 3,4–3,5 милиарда години и са намерени в няколко местности, включително Западна Австралия. Има и по-ранни, спорни данни: някои изследвания съобщават за изотопни или структурни признаци на биологична активност на възраст около 3,7–3,8 млрд. г., дори до ~4,28 млрд. г. Тези по-ранни твърдения често са обсъждани и оспорвани, защото геоложките процеси (метаморфизъм, химична промяна) могат да имитират биогенни признаци.

Възможни среда за възникване на живота

• Хидротермални системи на дъното на океаните – богати на химикали и енергия, те са често споменавани като благоприятни места за абиогенеза (възникване на живота от нежива материя).
• Плитководни басейни и крайбрежни лагуни – където концентриране и цикли на изсъхване/наводнение могат да улеснят образуването на органични молекули и прости метаболитни вериги.
• Повърхностни горещи извори и субаерични среди – аналогични на някои места на Земята днес, които поддържат богати микробни екосистеми.

Методи и предизвикателства при тълкуване

Интерпретирането на древни следи е трудно, защото много скали са претърпели метаморфизъм и химична промяна през милиарди години. Учените използват комбинация от морфологични наблюдения, изотопен анализ, микроскопия (вкл. електронна), мас-спектрометрия и в някои случаи анализ на изотопи с висок пространствен резолюция (nanoSIMS), за да различат биогенните признаци от абиотичните процеси. Конфигурацията на пробите, контекстът и множеството независими доказателства подобряват надеждността на интерпретацията.

Импликации и текущи въпроси

• Ако животът се е появил сравнително бързо след охлаждането на Земята и образуването на океаните, това би подсказало, че абиогенезата може да е сравнително вероятен процес при подходящи условия.
• Съществуват и алтернативни хипотези като панспермията (идването на органични молекули или организми от космоса), но тя прехвърля въпроса за произхода на живота извън Земята, без да решава причините за самия процес.
• Още въпроси остават: колко бързо би могъл да се развие прост живот в сложни биохимични системи, какви точно метаболитни пътища са били първите и какво е ролята на минералите и повърхностните условия.

Бъдещи изследвания

За да се изяснят ранните етапи на живота, учените търсят добре запазени древни скали, прилагат по-прецизни аналитични техники и сравняват данните от Земята с резултатите от изследванията на Марс и други планети/спътници. Проби от места с минимален метаморфизъм и независими линии на доказателства (морфология + изотопи + молекули) са ключови за потвърждение на най-ранните следи от живот.

Краткият извод: най-ранните убедителни физически следи датират преди ~3,46 милиарда години, но има и по-ранни и спорни индикатори. Развитието на нови методи и откриването на нови, добре запазени проби ще продължат да уточняват кога и в какви условия животът на Земята е възникнал.

Въпроси и отговори

В: Кои са най-ранните известни форми на живот, открити на Земята?

В: Кога са се образували океаните на Земята?

В: Колко време след образуването на Земята са се появили първите форми на живот?

В: Какво представлява една форма на живот?

В: Колко вида форми на живот се предполага, че съществуват на Земята?

В: Колко вида форми на живот, които някога са живели на Земята, се смятат за изчезнали?

В: Къде можем да намерим доказателства за съществуващи и съществували в миналото организми?

Търсене по буква