Протягом сотень мільйонів років біосфера Землі зазнавала масових вимирань. Вчені вважають, що їх вивчення здатне підказати їм, де варто шукати інопланетне життя, а де ні.
Масові вимирання та розвиток життя на Землі
За свою 4,5-мільярдну історію Земля пережила численні масові вимирання, кожне з яких знищило понад три чверті видів на планеті та значно зменшило її біорізноманіття. Таке його скорочення на нашій планеті може бути спричинене, як природними катаклізмами, такими, як виверження вулканів чи падіння астероїдів, так і живими процесами, наприклад, зміною організмами хімічного складу атмосфери. В довгостроковій перспективі життя на Землі має тенденцію до складніших форм та екологічної організації, попри ці, певною мірою, регулярні невдачі.
Періоди стресу та масові вимирання, що їх спричиняють, становлять екзистенційну загрозу для життя на планеті в цілому. Однак у статті, опублікованій у травні в базі даних препринтів arXiv, дослідники доводять, що в довгостроковій перспективі радикальні зміни в навколишньому середовищі Землі створюють можливості для еволюційних досліджень і, як правило, сприяють більшій біологічній різноманітності та стабільності популяцій видів, які виживають, порівняно зі спокійнішими періодами. Автори припускають, що в масштабах від десятків до сотень мільйонів років життя в цілому, може стати стійкішим завдяки цим подіям.
Історія життя на Землі
У новій статті автори приймають так званий «гайанський» погляд на життя та його зв’язок із Землею. Теорія передбачає, що життя взаємодіє з неживими процесами на Землі, як-от вуглецевий цикл, і змінює їх, щоб підтримувати й навіть покращувати умови для життя на планеті загалом. Аналогією цього взаємозв’язку є те, як наш організм підтримує гомеостаз, регулюючи фізіологічні змінні, необхідні для нашого виживання, такі як температура тіла та рівень глюкози в крові.
Отже, життя розглядається як співрегулювання фізичних процесів на Землі з метою підтримання умов на планеті, сприятливих для життя — планетарного гомеостазу, якщо хочете.
Потенційно важливою проблемою для цієї точки зору є те, що життя не завжди створює умови, які є корисними для життя в цілому. Візьмемо, наприклад, Велике окислення, яке відбулося десь між 2,4 і 2,1 мільярдами років тому. Ця подія, спричинена еволюцією фотосинтезуючих ціанобактерій, які закачали безпрецедентну кількість кисню в ранню атмосферу Землі, кардинально змінила хімічний склад поверхні нашої планети.
В ту епоху вимерла величезна кількість адаптованих анаеробних видів — тих, які не могли переносити середовище з високим вмістом кисню. Якщо життя, згідно з гайанською концепцією, покликане створювати умови, сприятливі для загальної придатності Землі, навіщо масово виробляти елемент, який є токсичним для більшості живих організмів?
«Гайанська» концепція життя
У своїй роботі автори зазначають, що хоча це могло бути проблемою для життя в короткостроковій перспективі, цей період самонакладеного стресу також міг підвищити стійкість життя в довгостроковій перспективі. Це пов’язано з тим, що еволюція еукаріотичного та багатоклітинного життя стала можливою завдяки вищим концентраціям кисню, що дозволило аеробному диханню стати домінуючим і призвело до отримання набагато більшої кількості енергії.
Життя також відновлювалося після наступних періодів стресу, наприклад, коли Земля пережила масові заледеніння і планета була майже повністю вкрита снігом.
Усе це викликає питання — чи прокладають ці періоди стресу шлях до того, щоб життя стало стійкішим і складнішим?
«Оскільки життя завжди будується на тому, що було раніше, якщо життя не вимирає повністю, ми бачимо, що система тяжіє до складності», — каже Ніколсон. Навіть якщо загальна популяція організмів зменшується під час вимирання, все, що залишилося, все одно має еволюційні інновації, метаболізм і структури, які були розроблені раніше. Якщо після цього відкривається можливість для життя, скажімо, після танення снігового шару Землі — то життя може спиратися на свої попередні інновації, щоб створити більшу різноманітність і популяцій організмів. «Так, були періоди потрясінь, але без них нас би тут не було», — каже Ніколсон.
Що це означає для нас зараз?
Людська діяльність — через викиди парникових газів в атмосферу та знищення високобіорізноманітних середовищ, таких як коралові рифи та тропічні ліси — є сучасним прикладом того, як живі системи створюють стрес для всієї біосфери Землі.
Тому може виникнути спокуса застосувати цей аргумент до нинішньої кризи біорізноманіття, щоб зменшити нашу відповідальність — зрештою, життя виживе в довгостроковій перспективі. Можливо, це і так, але це майже напевно буде поганою новиною для нас і видів, з якими ми ділимо планету.
Такі періоди стресу часто призводять до зникнення «ключових» видів у глобальній екосистемі. Достатньо лише згадати вимирання динозаврів, спричинене падінням астероїда, щоб зрозуміти, який вплив на ці ключові види можуть мати значні збурення в навколишньому середовищі Землі. Відновлення біорізноманіття після таких подій також відбувається протягом десятків мільйонів і сотень мільйонів років — часових меж, які затьмарюють той короткий час, протягом якого існує Homo sapiens. «Головне для нас — це те, що нам подобається те, що є зараз», — каже Ніколсон. «Ми — вид, який еволюціонував до дуже специфічних умов. Нам потрібна біосфера, яка нас підтримує».
Що це означає для складного життя у Всесвіті?
Якщо періоди стресу для життя в цілому сприяють тенденції до зростання складності в довгостроковій перспективі, то це має цікаві наслідки для наших пошуків інопланетного життя.
Розглянемо повільні еволюційні інновації протягом «нудного мільярда» — приблизно мільярдного періоду від 1,8 мільярда до 800 мільйонів років тому, коли, як свідчать скам’янілості, температура та хімічні умови на Землі залишалися відносно стабільними. Однак еволюційні інновації — а разом з ними й здатність життя до складніших форм організації — зупинилися.
«Якщо еволюційні інновації та складність гальмуються під час таких стабільних станів, то, можливо, є сенс шукати складне життя на планетах або супутниках, які могли б переживати періоди стресу», —каже Ніколсон.
«Планети, які переживають періоди стресу, можуть бути місцями з більшою ймовірністю для існування складного життя, оскільки біосфери мають більше можливостей для зміни та адаптації — тобто, якщо тільки вони не вимерли повністю», — пояснила вона.
На наше щастя, тонкий баланс між періодами стресу, їх регулярністю та інтенсивністю дозволив життю урізноманітнити майже всі екологічні ніші на планеті та сформувати такі складні організми, як наш вид. Можливо, якщо ми хочемо знайти інше складне життя, нам слід шукати не безтурботний оазис, де нічого не змінюється, а місце, де життя буде змушене адаптуватися, вчитися й долати все, що кидає йому Всесвіт. Те, що не вбиває життя, як припускає Ніколсон та її співавтори, може зробити його сильнішим.
За матеріалами www.space.com
