Учёные подсчитали, сколько живых клеток поместится на Земле

Все организмы состоят из живых клеток. Трудно точно понять, когда возникли первые, но геологи утверждают, что они уже существовали 3,8 млрд лет тому назад. Но сколько их всего, в различных формах жизни, перебывало на Земле после появления первой клетки на планете? Какой объём жизни вообще когда-либо населял её?


Исследователи из Научного института Вейцмана и Колледжа Смита поделились соображениями на этот счёт в журнале Current Biology.

Углерод как мерило

Каждый год около 200 млрд т углерода поглощается при процессе, который называют первичным синтезом. При этом неорганический углерод, включая углекислый газ в атмосфере и кислые соли угольной кислоты (гидрокарбонаты) в океане, расходуются в том числе для построения молекул органики, необходимых для жизни. Наиболее заметный вклад среди жизненно важных процессов вносит кислородный фотосинтез, для которого необходимы солнечный свет и вода.

Однако учёным было непросто подсчитать масштабы и темпы всего первичного синтеза на планете. Для реконструкции былого им проходится выискивать намёки в осадочных породах. А формулировать оценки помогает изотопный состав кислорода в форме сульфата в древнейших отложениях.

Учёные объединили все оценки возможного древнего синтеза, сделанные ранее на основе отложений, а также многие другие. Результат анализа всего списка подсчётов таков: с момента возникновения жизни на Земле было выработано 100 квинтиллионов тонн углерода. Поясним, что 1 квинтлн (такое вот сокращение) — это единица с 18 нулями. Такие большие цифры, конечно, представить нелегко. В общем, 100 квинтлн т углерода — это в 100 раз больше всего существующего ныне углерода на планете Земля.

Первичный синтез

Сегодня первичный синтез по большей части происходит благодаря растениям на суше, а также водорослям и цианобактериям в водах мирового океана. В прошлом роль и пропорции этих основных источников были совсем другими. На Земле в глубокой древности первичный синтез углерода в основном происходил за счёт иных организмов, для которых кислородный фотосинтез даже не был основой для поддержания жизни.

Сочетание различных методов помогло составить представление о том, когда изначальные производители углерода были наиболее активны в далёком прошлом. Среди методов — поиск остатков старейших лесов или анализ микроскопических окаменелостей, которых благодаря их свойствам называют биомаркерами.

Полученную информацию обработали, чтобы выяснить, какие организмы внесли наибольший вклад в первичный синтез углерода на Земле. Учёные пришли к выводу, что огромный вклад должна была внести растущая на суше флора, хотя наземные растения и появились на планете не сразу. Но на первом месте по вероятному вкладу — всё-таки цианобактерии.

Сумма за все годы жизни

Определив, сколько первичного формирования углерода когда-либо происходило и благодаря каким формам жизни, исследователям удалось оценить общий объём живого, когда-либо существовавший на Земле.

Так, сегодня можно приблизительно подсчитать население планеты, исходя из количества потребляемой человечеством пищи. Аналогичным образом исследователи смогли соотнести первичный синтез углерода и количество клеток, существующих ныне в окружающей среде.

Даже с учётом существенных колебаний численности клеток в организмах и разницу в их размерах, всё это второстепенно, поскольку одноклеточные преобладают. В конце концов, исследователи подсчитали, что около 10³⁰ (10 нониллионов) клеток существует ныне, и что от 10³⁹ до 10⁴⁰ клеток всего уже существовало на планете.

Сколько «кирпичиков» жизни поместится

Продолжительность жизни биосферы, то есть всего живого, ограничена. Если, конечно, отбросить теоретическую возможность ради спасения нашего общего дома в далёком будущем отбуксировать планету на новую орбиту к более молодой звезде. Гибельная неизбежность — следствие жизненного цикла звёзд, и Солнце не исключение. Со дня возникновения наша звезда становилась всё ярче на протяжении 4,5 млрд лет, так как водород в ядре Солнца превращался в гелий.

В общем, приблизительно через 2 млрд лет Земля утратит пригодность для жизни. Сперва погибнет растительность, а затем вскипят океаны, и Земля обратится в мёртвую каменистую планету, словно вернувшись к своей первородной фазе развития. К счастью, до этого ещё очень и очень далеко.

Но сколько же Земля сможет вместить? Учёные скалькулировали, что в какой-то момент её смогли бы «населять» 10⁴⁰ клеток всего живого.