Senākās zināmās dzīvības uz Zemes — 3,46 miljardu gadu mikrobu fosilijas

Senākās zināmās dzīvības formas, kas atrastas uz Zemes, ir mikroorganismu fosilijas 3,46 miljardus gadu vecos iežos Rietumaustrālijā. Dzīvības formas kā mikroorganismi, iespējams, ir dzīvojuši daudz agrāk. Agrākais laiks, kad uz Zemes pirmo reizi parādījās dzīvības formas, nav zināms. Šādas dzīvības formas varēja dzīvot jau pirms 4,28 miljardiem gadu, neilgi pēc okeānu veidošanās pirms 4,41 miljarda gadu un neilgi pēc Zemes veidošanās pirms 4,54 miljardiem gadu.

Dzīvības forma jeb dzīvības forma ir dzīvs organisms. Dzīvības formu sugu skaits uz Zemes tiek lēsts no 14 miljoniem līdz pat 1 triljonam sugu. Tiek uzskatīts, ka vairāk nekā 99 % no visām dzīvības formu sugām, kas jebkad ir dzīvojušas uz Zemes, ir izmirušas. Dzīvības formas var atrast visur uz Zemes. Tajā skaitā pazemē, iespējams, vismaz 12 jūdžu dziļumā zem zemes, un okeānu dziļākajās vietās. Dzīvību var atrast vismaz 47 jūdžu augstumā atmosfērā, un izmēģinājumu apstākļos tā izdzīvo arī kosmosa vakuumā.

Viens no pētniekiem apgalvo, ka "mikrobus var atrast visur - [tie] ir ārkārtīgi pielāgojami apstākļiem un izdzīvo visur, kur tie atrodas".

Atklājums un konteksts

Šie 3,46 miljardu gadu vecie atklājumi nāk no ļoti veciem sedimentiem Rietumaustrālijā (Pilbara reģions). Pētnieki ir atraduši mikrostruktūras un ķīmiskas iezīmes, kas atgādina mūsdienu mikroorganismu paliekas, piemēram, mikroskopiskas ķēdes un izliektas formas, kā arī organiskās vielas saglabāšanos smilšakmenī un kvarcā. Šāda veida atradumi dod tiešu liecību par to, ka vienkāršas dzīves formas pastāvēja ļoti agros Zemes vēstures posmos.

Datēšana un pierādījumu interpretācija

Datēšana: senāko iežu vecums parasti nosakāms ar radiometriskajām metodēm (piem., urāna‑svina datēšana cirkonos), kā arī, analizējot apkārtējos slāņus. Tieši droša iežu datēšana ir kritiska, lai noteiktu, cik vecas patiesi ir fosilijas.

Interpretācijas sarežģītība: vairāki atradumi ir pretrunīgi vai diskutabli, jo abiotiķi (nebioloģiski procesi) dažkārt rada struktūras vai ķīmiskas zīmes, kas atgādina dzīvas sistēmas. Tāpēc paleobioloģijā lieto daudzveidīgas analīzes — morfoloģiju (mikroskopiskā struktūra), stabilo izotopu attiecības (piem., oglekļa izotopi), organisko molekulu identifikāciju un iežu mikroskopisku kontekstu —, lai pamatotu bioloģisku izcelsmi.

Kā pētnieki nosaka, ka atradums ir bioloģisks

• Morfoloģiskā analīze: skenējošā elektronmikroskopija un augstas izšķirtspējas attēlveidošana, lai redzētu šūnu formas vai koloniālas struktūras.
• Ķīmiskās pazīmes: organiskās molekulas, hidrokarbons, makromolekulu atliekas un specifiskas biosintētiskas molekulas, kuras parasti neveidojas abiotiķu ceļā.
• Izotopu attiecības: bioloģiskie procesi atstāj raksturīgu oglekļa un citu elementu izotopu parakstu (frakciju), kas liecina par metaboliskiem procesiem.
• Petrogrāfija: fosilijas konteksts iežos — vai struktūras ir saglabājušās vietā, kurās varētu sagaidīt dzīvas kopienas (piem., plātnainās sedimentos vai pie hidroterminēm izvēmēm).

Ko šie atradumi nozīmē dzīvības agrīnajā evolūcijā

Ja 3,46 miljardu gadu vecās fosilijas tiešām ir bioloģiskas, tas liecina, ka dzīvība uz Zemes attīstījās salīdzinoši ātri pēc tam, kad planēta un tās okeāni bija izveidojušies. Tas savukārt norāda uz iespējami plašāku nosacījumu klāstu, kuros dzīvība var rasties, un stiprina ideju, ka vienkārša mikrobu dzīvība var parādīties ātri, ja ir pieejami šķidrie ūdeņi un enerģijas avoti (piem., hidrotermines sistēmas).

Metabolisma veidi: agrajā Zemes vēsturē dominēja ķīmiskas (chemosintēzes) metabolisma formas, kas izmanto ķīmiskas vielas kā enerģijas avotu. Fotosintēze, kas vēlāk ļāva atmosfērai piepildīties ar skābekli, parādījās vēlāk un radīja milzu klimatiskas un bioloģiskas pārmaiņas (piem., Lielā skābekļa krīze pirms ~2,4 miljardiem gadu).

Strīdīgums un alternatīvas interpretācijas

Daļa zinātnieku prasa piesardzību, jo ne visi vecākie "fosiliju" atradumi pārliecinoši atšķiras no abiotu procesu produktiem. Ir gadījumi, kad rūpīgāka analīze ir novirgusi agrākus apgalvojumus vai, gluži pretēji, spēcīgāka analītika ir apstiprinājusi bioloģisku izcelsmi. Tāpat atsevišķi ļoti seni pierādījumi (piem., pie 3,7–4,0 miljardu gadu sliekšņa) ir joprojām diskutabli un prasa papildu pierādījumus.

Nākotnes pētījumi un prasmes

Pētniecība turpinās ar mērķi atrast drošākus un vecākus pierādījumus, izmantojot modernākas analīzes metodes un meklējot labi saglabātos iežu ieguvumus citos reģionos. Turklāt zinātnieki izmanto šos agrīnās dzīvības meklējumus kā paraugu meklējot biozīmes uz citiem ķermeņiem (piem., Marsa ieži), kā arī attīstot instrumentus kosmosa misijām.

Galvenie punkti

• Vecākie drošie mikrofosiļi: 3,46 miljardu gadu mikrobiālās fosilijas Rietumaustrālijā ir starp senākajiem un svarīgākajiem pierādījumiem par agrīno dzīvību uz Zemes.
• Dzīvības rašanās varēja būt ātra: dzīvība, iespējams, parādījās drīz pēc ūdeņu un Zemes stabilizēšanās, taču precīzs laiks nav zināms.
• Pierādījumi ir piesardzīgi jāinterpretē: abiotiķu procesi var radīt līdzīgas struktūras un ķīmiju, tāpēc nepieciešama daudzveidīga un stingra analīze.

Šī tēma ir aktīvs pētījumu lauks, un jaunākie atklājumi vai metožu attīstība var mainīt mūsu izpratni par to, kad un kā uz Zemes parādījās pirmās dzīvības formas.