Углубление понимания ранней жизни на Земле может помочь в поиске жизни на других планетах

Несмотря на десятилетия исследований, учёные до сих пор многого не понимают о зарождении и ранней эволюции жизни. Статья исследователей из UC Riverside открывает путь к лучшему пониманию и формированию будущих исследований, которые могут помочь в прогнозировании изменения климата и поиске жизни за пределами Земли.

Многие исследования изучали признаки ранней жизни, сохранившиеся в древних породах. Эта работа, опубликованная в журнале Nature Reviews Microbiology, объединила эти данные с геномными исследованиями современных организмов и новейшими открытиями об эволюционирующей химии ранних океанов, атмосферы и континентов.

В статье показано, как самые ранние формы жизни на Земле — микробы, такие как O₂-продуцирующие бактерии и продуцирующие метан археи, — формировали и сами формировались изменениями в океанах, континентах и атмосфере.

Объединив экспертов в области биологии, геологии, геохимии и геномики, статья детализирует путь ранних форм жизни от их первого появления до экологического доминирования. По мере роста их численности микробы начали влиять на окружающий мир, например, начав производить кислород посредством фотосинтеза.

В частности, исследование отслеживает, как микробная жизнь потребляла, преобразовывала и распределяла ключевые питательные вещества, содержащие азот, железо, марганец, серу и метан, по всей Земле. Эти биологические пути эволюционировали по мере того, как поверхность Земли менялась вместе с новой жизнью, а иногда и из-за неё.

Поскольку эволюция новых биологических путей влияла на циклы этих элементов, их траектории говорят нам о том, когда появились ранние формы жизни, как они влияли на окружающую среду и реагировали на неё, и когда они развили глобальный экологический след.

Породы возрастом в миллиарды лет часто не содержат видимых окаменелостей, необходимых для полной картины, но это исследование включило химию этих пород и геномы ныне живущих родственников, чтобы сформировать всесторонний взгляд на древнюю жизнь.

Только объединив десятилетия междисциплинарных исследований, учёные могут увидеть разницу между простым присутствием и доминированием определённых микробов. Зачастую переход от существования к преобладанию занимал сотни миллионов лет.

Ответы, полученные в результате этого исследования, также имеют практическое применение, включая понимание того, как жизнь и окружающая среда могут реагировать на изменение климата — как в краткосрочной, так и в отдалённой перспективе.

Это исследование также может помочь в поиске жизни на других планетах. «Если мы когда-нибудь найдём свидетельства жизни за пределами Земли, они, скорее всего, будут основаны на процессах и продуктах жизнедеятельности микроорганизмов, таких как метан и O₂», — отметил Кристофер Тино, первый автор статьи.

«Мы мотивированы служением NASA в его миссии, — отметил соавтор Тимоти Лайонс, — в частности, чтобы помочь понять, как экзопланеты могут поддерживать жизнь».