Extincțiile în masă fac viața „să revină mai puternică”, sugerează un studiu controversat

Puțini Pământ conceptele științifice sunt la fel de controversate și atrăgătoare ca și Ipoteza Gaia – ideea, introdusă pentru prima dată de chimistul James Lovelock și microbiologul Lynn Margulis în anii 1970, că Pământul însuși se comportă ca un organism care se autoperpetuează, cu organisme vii interacționând cu Pământul neviu pentru a menține și chiar a îmbunătăți condițiile de viață.

Unele au remarcat experții că perturbațiile planetare la scară largă, cum ar fi schimbările climatice și o suprasolicitare a resurselor pot șterge progresul oricărei lumi, ceea ce ar putea sugera că viața înrăutățește condițiile pentru ea însăși sau chiar este în mod inerent autodistructivă, în contrast cu ipoteza Gaia.

Dar un nou studiu, publicat în Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomiefolosește experimente de modelare pe computer pentru a face un argument diferit: că perturbațiile la scară largă sunt de fapt un mecanism prin care sistemele Gaian cresc în complexitate (numărul de conexiuni existente într-o rețea de specii). Descoperirile ar putea ajuta, în cele din urmă, oamenii de știință planetar să-și restrângă căutarea vieții dincolo de Pământconform autorilor.

„Sunt foarte bucuros că oamenii încearcă să testeze experimental unele dintre cele mai profunde întrebări despre viață în sine”, a spus Peter Wardun paleontolog la Universitatea din Washington care nu a fost implicat în cercetare.

Modelarea Gaiei

Pământul s-a comportat istoric ca un sistem Gaian, a spus Arwen Nicholsonastrofizician la Universitatea din Exeter și coautor al noului studiu. „Vedeți această tendință de creștere a diversității și a biomasei în timp, iar viața a devenit mai complexă”. O parte din această complexitate pare să fi apărut din perturbările pe scară largă ale Pământului, a spus ea: De exemplu, the Marele eveniment de oxidareo perioadă în urmă cu aproximativ 2,5 miliarde de ani, când nivelul de oxigen din atmosfera Pământului a crescut brusc, a ucis majoritatea vieții anaerobe, dar a creat oportunitatea ca animalele să evolueze.

Pentru a testa dacă acest lucru poate fi adevărat pe alte lumi, echipa de cercetare a folosit un model de computer numit Modelul naturii încurcatemenit să simuleze modul în care evoluează grupurile de specii. În modelul Tangled Nature, soarta fiecărei specii este legată de cea a altora – la fel ca pe Pământ.

Cercetătorii au simulat perturbări ale acestor lumi modelate prin scăderea temporară a capacității de transport a lumii. Ei au efectuat experimente cu perturbări de lungimi diferite, număr diferit de perturbări și număr diferit de refugii, unde viața ar putea persista în timpul unei perturbări. După mii de simulări, echipa a descoperit că, deși un sistem perturbat era mai probabil să stingă complet toată viața, sistemele perturbate în care viața a supraviețuit au avut o diversitate mai mare și abundență de viață care a persistat de-a lungul a zeci de mii de generații. „Când ai un colaps, oferă potențialul ca ceva nou să apară”, a spus Nicholson.

„Cel [systems] care au supraviețuit acelor evenimente au revenit mai puternici”, a spus Nathan Mayneastrofizician, de asemenea, la Universitatea din Exeter și coautor al noului studiu. Acest lucru este posibil pentru că de obicei viața nu este complet distrusă, a spus Nicholson; buzunare de viață încă există în refugii. De exemplu, în timpul Marelui Eveniment de Oxidare, viața anaerobă a persistat în ape adânci, cu oxigen scăzut.

Înrudit: Tectonica plăcilor a dat naștere la viață? Noi cercetări inovatoare ar putea desluși cel mai profund mister al Pământului.

Cu cât este mai complex un sistem viu de pe o planetă, cu atât interacțiunile speciilor între ele sunt mai complexe, ceea ce face mai probabil ca următoarea iterație a unui ecosistem care umple o nișă goală să fie mai complexă, mai degrabă decât mai simplă, conexiuni, a spus Nicholson.

Mayne a subliniat că modelul este abstract, nu include toate detaliile formelor biologice de viață și, în schimb, este menit să dezvăluie principiile generale care pot juca pe diferite lumi. „Biologia este inevitabil mai complicată și mai subtilă decât modelele”, a scris Charles Lineweaverun astrobiolog de la Universitatea Națională Australiană care nu a fost implicat în noua cercetare, într-un e-mail. „Biologia este întotdeauna plină de surprize și consecințe nedorite”.

Tendințele autodistructive

Ward era unul dintre primii oameni de știință pentru a susține că viața pe Pământ poate fi în mod inerent autodistructivă, numind ideea Ipoteza Medea. Ward a spus că nu a fost convins de noul studiu, deoarece în istoria Pământului, „viața este o cauză majoră” a morții în masă. De exemplu, viața însăși poate duce la feedback-uri anti-Gaian, cum ar fi Marele Eveniment de Oxidare, care a fost cauzat de evoluția unei noi forme de organisme unicelulare care ar putea fotosintetiza, a spus el. „În sfârșit, obțineți viață pe planetă și apoi ce se întâmplă? Evoluează pentru a produce oxigen și ucide aproape totul”.

„Aceste perturbări uriașe fac viața retrogradă – fac ca condițiile să se înrăutățească”, a spus el. El a adăugat că ecosistemele Pământului tind să arate că „diversitatea apare atunci când ai perioade lungi de stabilitate”. De exemplu, recife de corali tind să fie mai diversi dacă au avut o perioadă lungă de stabilitate în care să evolueze.

Nicholson a avut o viziune diferită: „Deblocarea oxigenului a permis vieții să devină mai complexă… de aceea suntem aici”, a spus ea. „Dacă ai fi un microb [during the Great Oxidation Event]… ar fi fost foarte rău. Dar pentru ca un biom să crească în complexitate, asta va trebui să implice un fel de răsturnare a vieții.”

Ideea că viața se autodistruge în cele din urmă prin stimularea propriilor evenimente de extincție contrazice constatările experimentelor de modelare ale autorilor, care arată stabilitatea care decurge din sistemele vii în timp, chiar și cu perturbări la scară largă, a spus Mayne. „Lucrarea noastră idealizată este în contradicție cu ipoteza Medea”, a adăugat el. „Modelarea noastră sugerează că din punct de vedere statistic, biosferele construiesc complexitate și nu sunt autodistructive”.

Gaias dincolo de pământ

Rezultatele ar putea ajuta oamenii de știință să-și restrângă căutarea de viață extraterestră, potrivit autorilor. Căutarea vieții dincolo de Pământ necesită o mulțime de resurse, așa că este util să știm care planete din univers au cele mai mari șanse de a găzdui viață.

Rezultatele oferă un parametru suplimentar pentru oamenii de știință în căutare, a spus Mayne. De exemplu, planetele din apropierea marginilor zona locuibila – o fereastră de distanță față de stea unei planete care permite existența apei lichide – ar fi mai probabil să fi suferit perturbări ale climatului lor, care ar fi putut stimula o viață mai complexă, a spus el. Deplasările orbitale și impacturile de asteroizi ar putea perturba în mod similar o planetă.

Ideea că noua lucrare oferă „un pas rezonabil pentru a le permite astronomilor să trieze planetele asemănătoare Pământului pentru potențialul lor de a găzdui viață” este „o întindere”, deoarece niciunul dintre parametrii utilizați în lucrare nu este observabil în exoplanete, a scris Lineweaver în un e-mail. Mayne a fost de acord că sunt necesare mult mai multe cercetări pentru a identifica planetele unde aceste mecanisme sunt mai probabil să se desfășoare.

Acest articol a fost publicat inițial pe Eos.org. Citiți articol original.

Grace este un jurnalist care scrie despre climă, agricultură, viață sălbatică și știință. Ea a publicat lucrări pentru Revista Sierra, Inside Climate News, Scientific American, Audubon şi Știri despre sănătatea mediului, printre alte publicații. În prezent este reporter la Eos. Este deosebit de interesată de poveștile care luminează relația dintre noile cercetări, cultura umană, animale și mediu. Grace este absolventă a programului de absolvire în Scriere științifică al MIT și deține diplome de licență în biologie și antropologie de la Universitatea Tufts.