Hvordan geologi fortæller historien om evolutionære flaskehalse og liv på Jorden

Bevis for, at katastrofale geologiske begivenheder kunne have skabt evolutionære flaskehalse, der ændrede livets gang på jorden, kan blive begravet i gamle klipper under vores fødder.

Der er et hul på 700 millioner år i Jordens historie, og på den tid skete en af ​​de mest transformerende begivenheder:livet dukkede op. Denne manglende epoke kunne ikke bare indeholde hemmeligheden bag menneskehedens første forfader, men kunne guide vores søgen efter liv på andre planeter.

Med henblik herpå et nyligt papir, offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Astrobiologi , forsøger at bringe geologiens og kemiens verdener sammen ved at udlægge, hvad Jordens gamle geologi fortæller os om, da livet begyndte på planeten, og hvordan geologiske begrænsninger - såsom dem forårsaget af en asteroide -påvirkning eller evolutionære flaskehalse - kan bruges til at undersøge de forskellige teorier om livets udvikling.

"Geologer har kun svagt begrænset den tid, da Jorden blev beboelig og den senere tid, hvor livet faktisk eksisterede til det lange interval mellem omkring 4,5 milliarder år siden og 3,85 milliarder år siden, "Norm søvn, en geolog ved Stanford University i USA, skriver i sit papir.

En farlig tid

Imidlertid, dette var en farlig tid at være i nærheden af ​​Jorden. Selvom beviser for det er blevet mere og mere omstridt i de seneste år, mange forskere tror stadig, at asteroider i denne periode styrtede den unge jord og dens naboplaneter i det, der er blevet kendt som Late Heavy Bombardment.

En asteroide -påvirkning er en af ​​de begivenheder, der kunne have skabt det, der kaldes en evolutionær flaskehals, hvorved et par arter er i stand til at dominere, ofte som følge af et pludseligt fald i antallet af andre organismer, siger Sleep.

Hvis en stor asteroide skulle ramme Jorden, planetens overfladetemperatur ville sky-raket og havene fordampe i atmosfæren. Det ville være katastrofalt for størstedelen af ​​livet på Jorden. Men hvis en organisme kunne overleve det, det ville være i stand til at overtage planeten - og muligvis udvikle sig i løbet af milliarder af år til det, der i sidste ende ville blive til mennesker.

"Hvis du udsletter det meste af livet geologisk, de overlevende kommer til at finde en masse ledige nicher at besætte, og der vil være en hurtig udvikling, "Søvn fortæller Astrobiology Magazine. F.eks. termofiler (som er varmekærlige organismer) kan have været i stand til at overleve temperaturer, der ville have dræbt andre organismer.

"Denne type flaskehals, vi kender det fra fysikken "Søvn siger." Indersiden af ​​Jorden ville være køligere, termiske mikrober ville være behagelige. "

Kulstofbaseret bevis

Desværre, gamle asteroide -påvirkninger er svære at opdage i Jordens geologi, dels på grund af vores planets skiftende tektoniske plader. Imidlertid, spor af opsamlet kulstof, der er fanget i gamle klipper, kan give et fingerpeg:post-katastrofal asteroide-påvirkning, atmosfæren ville have indeholdt rigelige mængder kuldioxid, forbundet med de høje temperaturer og det høje atmosfæriske tryk, der ville have gjort det svært for livet at trives på Jorden. "Jorden blev ikke beboelig, før størstedelen af ​​denne kuldioxid blev subdugeret i kappen, "Søvn skriver i sit papir. Indtil videre har forskere har ikke fundet pålidelige beviser for dette udskillede kuldioxid.

En anden evolutionær flaskehals for livet kunne have været innovation:en organisme nyskaber en egenskab, der gør den meget velegnet til sit miljø, og det er i stand til at udkonkurrere andre organismer. "Det overtager hurtigt alle egnede beboelige steder på Jorden, og det bliver meget rigeligt meget hurtigt, "siger Sleep.

Et eksempel ville være en organisme, der udvikler evnen til at bruge jern eller svovl til fotosyntese. "Organismen går fra at være afhængig af brint til sollys, og dets biomasse stiger med en størrelsesorden, " han siger.

"Når denne tærskel var nået, overgangen ville være hurtig, som i menneskelig tidsskala:år, hundrede år, årtusinder. Organismen kunne gå fra bare knap at fjerne den, at formere og bebo hele planeten.

"Disse er alle potentielt testbare hypoteser, " han siger.

Hans papir bemærker, at størstedelen af ​​de kendte mineralarter skyldes deres eksistens til biologiske processer.

Få folk til at tænke

På spørgsmålet om, hvad der var den mest sandsynlige årsag til disse flaskehalse, Søvn siger, at det nok var en blanding af begge dele. Formålet med hans papir var ikke at gå ind for en sag frem for en anden, men "for at få folk til at tænke"

”Det er for at få folk til at arbejde sammen, [at] stille tingene op på en måde, der er nyttig for alle, [og] vække mere tanker om det, " han siger.

William Martin, Direktør for Institut for Molekylær Evolution ved Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, afslører for Astrobiology Magazine, at "Der er en mangfoldighed af synspunkter inden for begge discipliner, [og] at få alle på samme side er ingen let opgave. [Søvn] gjorde en stor indsats for at nå ud på tværs af discipliner, det er sikkert. Synspunkter om den tidlige evolution ændrer sig langsomt, men [Norm Sleep's papir] er et vigtigt bidrag.

I sidste ende er geologi afgørende, da den definerer det miljø, inden for hvilke biologer og kemikere skal operere, han siger.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASA's Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.