¿Cuánta vida ha existido alguna vez en la Tierra?

Todos los organismos están formados por células vivas. Aunque es difícil determinar exactamente cuándo surgieron las primeras células, las mejores estimaciones de los geólogos apuntan a hace al menos 3.800 millones de años. Pero ¿cuántas vidas han vivido en este planeta desde la primera célula en la Tierra? ¿Y cuántas vidas existirán en la Tierra?

En nuestro nuevo estudio, publicado Biología actualMis colegas del Instituto Weizmann de Ciencias y del Smith College y yo nos propusimos abordar estas grandes preguntas.

Carbono en la Tierra

Cada año, se secuestran alrededor de 200 mil millones de toneladas de carbono mediante la llamada producción primaria. Durante la producción primaria, el carbono inorgánico (dióxido de carbono en la atmósfera y bicarbonato en el océano) se utiliza como energía y para construir las moléculas orgánicas necesarias para la vida.

Hoy en día, la contribución más notable a este esfuerzo es la fotosíntesis oxigénica, donde la luz solar y el agua son factores clave. Sin embargo, comprender las tasas pasadas de producción primaria es una tarea desafiante. En lugar de una máquina del tiempo, los científicos como yo confiamos en pistas dejadas en antiguas rocas sedimentarias para reconstruir entornos pasados.

En el caso de la producción primaria, la composición isotópica del oxígeno en forma de sulfato en los antiguos depósitos de sal permite realizar tales estimaciones.

En nuestro estudio, recopilamos todas las estimaciones anteriores de la producción primaria antigua obtenidas mediante el método anterior, así como muchos otros. El resultado de este censo de productividad fue que pudimos estimar que 100 quintillones (o 100 billones de billones) de toneladas de carbono provinieron del origen de la vida a través de la producción primaria.

Es difícil imaginar cifras tan grandes como ésta; 100 quintillones de toneladas de carbono es 100 veces la cantidad de carbono contenida en la Tierra, lo cual es una hazaña bastante impresionante para el principal productor de la Tierra.

Producción primaria

Hoy en día, la producción primaria se logra principalmente mediante microorganismos terrestres y marinos como algas y cianobacterias. En el pasado, las proporciones de estos principales contribuyentes variaban mucho; Durante la historia temprana de la Tierra, la producción primaria la llevaban a cabo principalmente un grupo completamente diferente de organismos que no dependían de la fotosíntesis oxigénica para sobrevivir.

Una combinación de diferentes técnicas puede dar una idea de cuándo los diferentes productores primarios estuvieron más activos en el pasado de la Tierra. Ejemplos de tales técnicas incluyen la identificación de bosques antiguos o el uso de fósiles moleculares conocidos como biomarcadores.

En nuestro estudio, utilizamos esta información para explorar qué organismos contribuyeron más a la producción primaria histórica de la Tierra. Aunque llegaron tarde a la escena, descubrimos que las plantas terrestres contribuyeron en gran medida. Sin embargo, es muy posible que las cianobacterias hayan contribuido más.

vida total

Al determinar cuánta producción primaria ha ocurrido alguna vez e identificar qué organismos son responsables de ella, podemos estimar cuánta vida ha existido alguna vez en la Tierra.

Hoy en día, es posible estimar cuántos seres humanos hay en función de la cantidad de alimentos que se consumen. En consecuencia, pudimos calibrar la relación entre la producción primaria y el número de células que existen en el entorno moderno.

A pesar de la gran variación en el número de células de cada organismo y en los tamaños de las diferentes células, tales complicaciones pasan a ser secundarias porque los microbios unicelulares dominan la población celular global. Al final, pudimos estimar alrededor de 10³⁰ (No 10 millones) de células existen hoy en día y eso es entre 10³⁹ (duodesillón) y 10⁴⁰ Las células existen en la Tierra.

¿Cuánta vida tendrá alguna vez la Tierra?

Salvo por la capacidad de mover la Tierra a la órbita de una estrella más joven, la vida útil de la biosfera de la Tierra es limitada. Este morboso fenómeno es consecuencia del ciclo de vida de nuestras estrellas. Desde su nacimiento, el Sol ha ido brillando lentamente a lo largo de los últimos cuatro mil quinientos millones de años a medida que el hidrógeno de su núcleo se ha convertido en helio.

En el futuro, dentro de unos dos mil millones de años, todas las medidas de seguridad biogeoquímicas que mantienen la Tierra habitable habrán excedido sus límites. Primero, las plantas de la Tierra mueren, y luego los océanos hierven, y la Tierra regresa al planeta rocoso, prácticamente sin vida, que era en su infancia.

Pero hasta entonces, ¿cuánta vida tendrá la Tierra en toda su vida habitable? Dado nuestro nivel actual de productividad primaria, estimamos alrededor del 10⁴⁰ Las células alguna vez invadirán la Tierra.

La Tierra es como un planeta alienígena.

Hace apenas unas décadas, los exoplanetas (planetas que orbitan alrededor de otras estrellas) eran sólo una hipótesis. Ahora no sólo podemos detectarlos, sino también describir muchos aspectos de miles de mundos distantes alrededor de estrellas distantes.

Pero, ¿cómo se compara la Tierra con estos cuerpos? En nuestro nuevo estudio, tomamos una vista aérea de la vida en la Tierra y pusimos a la Tierra como punto de referencia para comparar otros planetas.

Lo que encuentro realmente interesante, sin embargo, es lo que podría haber sucedido para producir una trayectoria radicalmente diferente más allá de la Tierra y, por lo tanto, una cantidad de vida radicalmente diferente que podría llamar hogar a la Tierra. Por ejemplo, ¿qué pasaría si la fotosíntesis oxigénica nunca se estableciera o la endosimbiosis nunca ocurriera?

Las respuestas a estas preguntas impulsarán mi laboratorio en la Universidad de Carleton durante los próximos años.

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.