Η ζωή στη Γη είχε μια μακρά και ταραχώδη ιστορία. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, μόλις 500 εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του πλανήτη Γη, εμφανίστηκαν οι πρώτες μορφές ζωής με ένα κύτταρο. Από τον Αρχαίο Eon (4 έως 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν), πιστεύεται ότι έχουν εμφανιστεί πολυκύτταρα μορφές ζωής. Ενώ η ύπαρξη τέτοιων οργανισμών (Archaea) έχει συναχθεί από ισότοπα άνθρακα που βρέθηκαν σε αρχαία βράχια, τα απολιθωμένα στοιχεία παρέμειναν αόριστα.
Όλα αυτά έχουν αλλάξει, χάρη σε μια πρόσφατη μελέτη που πραγματοποιήθηκε από μια ομάδα ερευνητών από το UCLA και το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον. Αφού εξέτασε αρχαία δείγματα πετρωμάτων από τη Δυτική Αυστραλία, η ομάδα διαπίστωσε ότι περιείχαν απολιθωμένα υπολείμματα διαφορετικών οργανισμών ηλικίας 3,465 δισεκατομμυρίων ετών. Σε συνδυασμό με την πρόσφατη ανακάλυψη εξωπλανητών, αυτή η μελέτη ενισχύει τη θεωρία ότι η ζωή είναι άφθονη στο Σύμπαν.
Η μελέτη, με τίτλο «Αναλύσεις SIMS της παλαιότερης γνωστής συγκέντρωσης μικρο-απολιθωμάτων τεκμηριώνει τις συσχετισμένες με ταξινόμηση συνθέσεις ισοτόπων άνθρακα», πρόσφατα εμφανίστηκε στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών. Όπως ανέφερε η ερευνητική ομάδα, η μελέτη τους περιελάμβανε μια ανάλυση ισοτόπων άνθρακα 11 μικροβιακών απολιθωμάτων που ελήφθησαν από το 3.465 εκατομμυρίων ετών Δυτικής Αυστραλίας Apex Chert.
Αυτά τα 11 απολιθώματα ήταν διαφορετικής φύσης και οι ερευνητές τα χώρισαν σε πέντε ομάδες ειδών βάσει των φαινομένων βιολογικών τους λειτουργιών. Ενώ δύο από τα απολιθωμένα δείγματα φαίνεται να έχουν πραγματοποιήσει μια πρωτόγονη μορφή φωτοσύνθεσης, ένα άλλο φαινόταν να παράγει αέριο μεθάνιο. Οι υπόλοιποι δύο φαίνεται να ήταν καταναλωτές μεθανίου, τους οποίους χρησιμοποιούσαν για να χτίσουν και να συντηρήσουν τα κυτταρικά τους τοιχώματα (όπως το πώς τα θηλαστικά χρησιμοποιούν το λίπος).
Όπως δήλωσε ο J. William Schopf - καθηγητής παλαιοβιολογίας στο κολέγιο UCLA και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης - σε ένα δελτίο τύπου του UCLA Newsroom:
«Μέχρι 3.465 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, η ζωή ήταν ήδη διαφορετική στη Γη. αυτό είναι σαφές - πρωτόγονοι φωτοσυνθέτες, παραγωγοί μεθανίου, χρήστες μεθανίου. Αυτά είναι τα πρώτα δεδομένα που δείχνουν τους πολύ διαφορετικούς οργανισμούς εκείνη την εποχή στην ιστορία της Γης και η προηγούμενη έρευνά μας έδειξε ότι υπήρχαν και χρήστες θείου πριν από 3,4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτή η μελέτη, η οποία είναι η πιο λεπτομερής που έχει διεξαχθεί ποτέ για μικροοργανισμούς που διατηρούνται ως αρχαία απολιθώματα, βασίζεται σε εργασίες που ο Schopf και οι συνεργάτες του έχουν εκτελέσει για πάνω από δύο δεκαετίες. Το 1993, ο Schopf και μια άλλη ομάδα ερευνητών διεξήγαγαν μια μελέτη που περιέγραψε για πρώτη φορά αυτούς τους τύπους απολιθωμάτων. Αυτό ακολούθησε το 2002 από μια άλλη μελέτη που τεκμηριώνει τη βιολογική τους προέλευση.
Σε αυτήν την τελευταία μελέτη, ο Schopf και η ομάδα του διαπίστωσαν τι είδους οργανισμούς είναι και πόσο περίπλοκοι είναι. Για να γίνει αυτό, ανέλυσαν τους μικροοργανισμούς χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS), η οποία αποκαλύπτει την αναλογία άνθρακα-12 προς άνθρακα-13. Ενώ ο άνθρακας-12 είναι σταθερός και ο πιο κοινός τύπος που βρίσκεται στη φύση, ο άνθρακας-13 είναι ένα λιγότερο κοινό αλλά παρόμοιο σταθερό ισότοπο που χρησιμοποιείται στην έρευνα οργανικής χημείας.
Διαχωρίζοντας τον άνθρακα από κάθε ορυκτό στα ισότοπά του και καθορίζοντας τους λόγους, η ομάδα μπόρεσε να συμπεράνει πόσο καιρό πριν ζούσαν οι μικροοργανισμοί, καθώς και πώς ζούσαν. Αυτό το έργο εκτελέστηκε από τους ερευνητές του Ουισκόνσιν, οι οποίοι διευθύνονταν από τον καθηγητή John Valley. «Οι διαφορές στις αναλογίες ισοτόπων άνθρακα συσχετίζονται με τα σχήματά τους», δήλωσε ο Valley. "Οι αναλογίες C-13-C-12 είναι χαρακτηριστικά της βιολογίας και της μεταβολικής λειτουργίας."
Σύμφωνα με την τρέχουσα επιστημονική συναίνεση, η προηγμένη φωτοσύνθεση δεν είχε ακόμη εξελιχθεί και το οξυγόνο δεν θα εμφανιζόταν στη Γη παρά μόνο 500 εκατομμύρια χρόνια αργότερα. Πριν από 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, οι συγκεντρώσεις αερίου οξυγόνου άρχισαν να αυξάνονται γρήγορα. Αυτό σημαίνει ότι αυτά τα απολιθώματα, που είναι περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη γη, θα ζούσαν σε μια εποχή που ήταν λίγο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα.
Δεδομένου ότι το οξυγόνο θα ήταν δηλητηριώδες σε αυτούς τους τύπους πρωτόγονων φωτοσυνθετικών, είναι αρκετά σπάνια σήμερα. Στην πραγματικότητα, μπορούν να βρεθούν μόνο σε μέρη όπου υπάρχει αρκετό φως αλλά όχι οξυγόνο, κάτι που σπάνια βρίσκεται σε συνδυασμό. Επιπλέον, οι ίδιοι οι βράχοι αποτελούν πηγή μεγάλου ενδιαφέροντος, καθώς η μέση διάρκεια ζωής του βράχου που εκτίθεται στην επιφάνεια της Γης είναι μόνο περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια.
Όταν ο Shopf ξεκίνησε για πρώτη φορά την καριέρα του, τα παλαιότερα γνωστά δείγματα ροκ ήταν 500 εκατομμυρίων ετών. Αυτό σημαίνει ότι τα πετρώματα που φέρουν ορυκτά αυτός και η ομάδα του που εξετάστηκαν είναι τόσο παλιά όσο μπορούν να πάρουν βράχοι στη Γη. Η εύρεση απολιθωμένης ζωής σε τέτοια αρχαία δείγματα καταδεικνύει ότι διαφορετικοί οργανισμοί και ένας κύκλος ζωής είχαν ήδη εξελιχθεί στη Γη από τον πρώιμο Archaen Eon, κάτι που οι επιστήμονες υποπτεύονταν μόνο μέχρι αυτό το σημείο.
Αυτά τα ευρήματα έχουν φυσικά επιπτώσεις στη μελέτη του πώς και πότε η ζωή εμφανίστηκε στη Γη. Πέρα από τη Γη, η μελέτη έχει επίσης επιπτώσεις, καθώς αποδεικνύει ότι η ζωή εμφανίστηκε όταν η Γη ήταν ακόμη πολύ νεαρή και σε πρωτόγονη κατάσταση. Επομένως, δεν είναι απίθανο μια παρόμοια διαδικασία να έχει πραγματοποιηθεί αλλού στο Σύμπαν. Όπως εξήγησε ο Schopf:
«Αυτό μας λέει ότι η ζωή έπρεπε να είχε ξεκινήσει πολύ νωρίτερα και επιβεβαιώνει ότι δεν ήταν δύσκολο να σχηματιστεί η πρωτόγονη ζωή και να εξελιχθεί σε πιο προηγμένους μικροοργανισμούς. Αλλά, αν οι συνθήκες είναι σωστές, φαίνεται ότι η ζωή στο σύμπαν θα πρέπει να είναι ευρέως διαδεδομένη. "
Αυτή η μελέτη έγινε δυνατή χάρη στη χρηματοδότηση που παρέχεται από το Ινστιτούτο Αστροβιολογίας της NASA. Κοιτώντας προς το μέλλον, ο Schopf ανέφερε ότι η ίδια τεχνολογία που χρησιμοποιήθηκε μέχρι σήμερα αυτά τα απολιθώματα πιθανότατα θα χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη πετρωμάτων που επέστρεψε η αποστολή της NASA στον Άρη. Προγραμματισμένη για τη δεκαετία του 2030, αυτή η αποστολή περιλαμβάνει ανάκτηση δειγμάτων που λαμβάνονται από το Mars 2020 Rover και να τους φέρουμε πίσω στη Γη για ανάλυση.
