Dzīvei uz Zemes ir bijusi sena un vētraina vēsture. Zinātnieki lēš, ka aptuveni pirms 4 miljardiem gadu, tikai 500 miljonus gadu pēc planētas Zeme veidošanās, radās pirmās vienšūnas dzīvības formas. Archean Eon (pirms 4–2,5 miljardiem gadu) domājams, ka ir parādījušās daudzšūnu dzīvības formas. Kaut arī šādu organismu (Archaea) esamība ir secināta no ogļu izotopiem, kas atrodami senajos iežos, fosiliju pierādījumi joprojām ir maznozīmīgi.
Tas viss ir mainījies, pateicoties nesenajam pētījumam, ko veica pētnieku grupa no UCLA un Viskonsinas Universitātes - Medisonas. Pārbaudījusi senos iežu paraugus no Austrālijas rietumiem, komanda noteica, ka tie satur dažādu organismu pārakmeņojušās atliekas, kuru vecums ir 3,446 miljardi gadu. Apvienojumā ar nesenajiem eksoplanētu atklājumiem, šis pētījums nostiprina teoriju, ka Visumā dzīvības ir daudz.
Pētījums ar nosaukumu “SIMS analīzes no vecākajām zināmajām mikrofosiļu kopām dokumentē to taksonu korelēto oglekļa izotopu kompozīcijas” nesen parādījās Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti. Kā norādīja pētnieku grupa, viņu pētījums sastāvēja no 11 mikrobu fosiliju oglekļa izotopu analīzes, kas ņemtas no ~ 3,465 miljonus gadu vecā Rietumaustrālijas Apex Chert.
Šīs 11 fosilijas bija dažāda rakstura, un pētnieki sadalīja tās piecās sugu grupās, pamatojoties uz to šķietamajām bioloģiskajām funkcijām. Tā kā divi fosilie paraugi, šķiet, ir veikuši primitīvu fotosintēzes formu, cits acīmredzami rada metāna gāzi. Šķiet, ka atlikušie divi ir metāna patērētāji, kurus viņi izmantoja, lai veidotu un uzturētu savas šūnu sienas (līdzīgi kā tas, kā zīdītāji lieto taukus).
Kā J. Viljams Šofs - UCLA koledžas paleobioloģijas profesors un pētījuma galvenais autors - norādīja UCLA Newsroom paziņojumā presei:
“Pirms 3,446 miljardiem gadu dzīve uz Zemes jau bija dažāda; tas ir skaidrs - primitīvi fotosintezatori, metāna ražotāji, metāna lietotāji. Šie ir pirmie dati, kas parāda ļoti daudzveidīgos organismus tajā laikā Zemes vēsturē, un mūsu iepriekšējie pētījumi parādīja, ka sēra lietotāji bija arī pirms 3,4 miljardiem gadu.
Šis pētījums, kas ir visu laiku detalizētākais par mikroorganismiem, kas saglabājušies kā senās fosilijas, balstās uz darbu, ko Šopfs un viņa līdzgaitnieki ir veikuši vairāk nekā divas desmitgades. Jau 1993. gadā Šopfs un cita pētnieku grupa veica pētījumu, kurā vispirms aprakstīja šāda veida fosilijas. Tam sekoja 2002. gadā vēl viens pētījums, kas pamatoja to bioloģisko izcelsmi.
Šajā jaunākajā pētījumā Šoffs un viņa komanda noskaidroja, kādi organismi tie ir un cik sarežģīti tie ir. Lai to izdarītu, viņi analizēja mikroorganismus, izmantojot metodi, ko sauc par sekundāro jonu masas spektroskopiju (SIMS), kas atklāj oglekļa-12 un oglekļa-13 attiecību. Kamēr ogleklis-12 ir stabils un dabā izplatītākais tips, ogleklis-13 ir mazāk izplatīts, bet līdzīgi stabils izotops, ko izmanto organiskās ķīmijas pētījumos.
Atdalot oglekli no katras fosilijas tā sastāvā esošajos izotopos un nosakot to attiecību, komanda spēja secināt, cik sen mikroorganismi dzīvoja, kā arī to, kā viņi dzīvoja. Šo uzdevumu veica Viskonsinas pētnieki, kurus vadīja profesors Džons Valis. "Atšķirības oglekļa izotopu attiecībās korelē ar to formām," sacīja Valle. "Viņu C-13 un C-12 attiecības ir raksturīgas bioloģijai un vielmaiņas funkcijām."
Saskaņā ar pašreizējo zinātnisko vienprātību progresīva fotosintēze vēl nebija attīstījusies, un skābeklis parādīsies uz Zemes tikai pēc 500 miljoniem gadu vēlāk. Pirms 2 miljardiem gadu skābekļa koncentrācija sāka strauji palielināties. Tas nozīmē, ka šīs fosilijas, kas bija aptuveni 1 miljards gadu pēc Zemes veidošanās, būtu dzīvojušas laikā, kad atmosfērā tām bija maz skābekļa.
Ņemot vērā, ka skābeklis būtu indīgs šiem primitīvajiem fotosintezatoru veidiem, mūsdienās tie ir diezgan reti. Patiesībā tos var atrast tikai vietās, kur ir pietiekami daudz gaismas, bet nav skābekļa - kaut kas reti sastopams kombinācijā. Turklāt paši ieži izraisīja lielu interesi, jo vidējais iežu kalpošanas laiks, kas pakļauts Zemes virsmai, ir tikai aptuveni 200 miljoni gadu.
Kad Shopfs sāka savu karjeru, vecākie zināmie iežu paraugi bija 500 miljonus gadu veci. Tas nozīmē, ka fosilijas saturošie ieži, kurus viņš un viņa pārbaudītā komanda ir pārbaudījuši, ir tik seni, cik klintis var nokļūt uz Zemes. Fosilizētas dzīves atrašana šādos senajos paraugos parāda, ka agrīnais Arhaena eons uz Zemes jau bija attīstījis dažādus organismus un dzīves ciklu, par ko zinātnieki domāja tikai līdz šim brīdim.
Šie atradumi, protams, ietekmē pētījumu par to, kā un kad uz Zemes parādījās dzīvība. Ārpus Zemes pētījumam ir arī ietekme, jo tas parāda, ka dzīvība radās, kad Zeme vēl bija ļoti jauna un primitīvā stāvoklī. Tāpēc nav maz ticams, ka līdzīgs process ir noticis arī citur Visumā. Kā skaidroja Šopfs:
“Tas saka, ka dzīvei vajadzēja sākties daudz agrāk, un tas apliecina, ka primitīvajai dzīvei nebija grūti veidoties un attīstīties progresīvākiem mikroorganismiem. Bet, ja apstākļi ir piemēroti, izskatās, ka dzīvei Visumā vajadzētu būt izplatītai. ”
Šis pētījums bija iespējams, pateicoties NASA Astrobioloģijas institūta piešķirtajam finansējumam. Raugoties nākotnē, Šopfs norādīja, ka tā pati tehnoloģija, kas izmantota līdz šim šīm fosilijām, visticamāk, tiks izmantota, pētot klintis, kuras NASA apkalpe veica misijas laikā uz Marsu. Šī misija, kas paredzēta 2030. Gadiem, ietvers paraugu iegūšanu, ko ieguvusi Mars 2020 Rover un nogādājot tos atpakaļ uz Zemi analīzei.
