Vi förstår mer och mer om jordens tidigaste livsformer

 

I många studier har undersökts tecken på tidigt liv som bevarats i  bergarter. Men den här studien väver samman dessa data med genomiska studier av moderna organismer och nya genombrott om den utvecklande kemin i de tidiga haven, atmosfären och kontinenterna.

Studien beskriver hur jordens tidigaste livsformer – mikrober som O2-producerande bakterier och metanproducerande arkéer – formade och formades ur förändringar i haven, kontinenterna och atmosfären.

"Det centrala budskapet är att du inte kan se någon del av dokumentationen isolerat", beskriver Timothy Lyons, en UCR(University of California, Riverside) -framstående professor i biogeokemi och medförfattare till studien. Studien samlade experter inom biologi, geologi, geokemi och genomik och beskriver resan för jordens tidiga livsformer från deras första framträdande till deras uppgång till ekologiskt framträdande. I takt med att mikroberna ökade i antal började de påverka sin omvärld, bland annat genom att börja producera syre via fotosyntesen.

Resultaten inom varje område "överensstämmer ofta på anmärkningsvärda sätt", enligt Christopher Tino, UCR-doktorand under forskningstiden och huvudförfattare till studien som numera är postdoktor vid University of Calgary.

Specifikt visas i studien hur mikrobiellt liv konsumerade, omvandlade och spridde viktiga näringsämnen som innehåller kväve, järn, mangan, svavel och metan över hela jorden. Dessa biologiska händelser utvecklades och jordens yta förändrades dramatiskt tillsammans med och ibland på grund av nytt liv.

Kontinenter växte fram, solen blev ljusare och världen blev rik på syre Eftersom utvecklingen av nya biologiska vägar påverkade dessa grundämnescykler uppkom nya tidiga livsformer vilka påverkade och reagerade på miljön och utvecklade ekologiska fotavtryck i global skala.

Stenar som är miljarder år gamla saknar ofta de synliga fossiler som behövs för att berätta hela historien. Den här studien inkorporerade kemin hos dessa stenar och genomet hos levande släktingar för att bilda en heltäckande bild av forntida livsformer.

"I huvudsak beskriver vi jordens första tid utifrån mikrober som kunde förändra den globala miljön", beskriver Lyons, chef för Alternative Earths Astrobiology Center in the Department of Earth and Planetary Sciences. "Du måste förstå hela bilden för att fullt ut förstå vilka, vad, när och var mikrober utvecklades från att bara existera till att få en betydande effekt på miljön."

Många forskare har antagit att när en livsform väl dök upp på jorden blev den snabbt produktiv. Bara genom att sammanföra årtionden av forskning över discipliner, som Lyons, Tino och deras kollegor gjorde i denna artikel, kan forskare se skillnaden mellan blotta närvaron kontra dominansen av vissa mikrober. Ofta tog det hundratals miljoner år att utvecklas från en första existens till en framträdande plats.

"Mikrober som till en början hankade sig fram i trånga nischer i miljön skulle över tid bli stora populationer", beskriver Lyons.

Men studien besvarar likväl föga överraskande inte den eviga frågan. Var vi kommer från?

Studien kan även vara till hjälp i sökandet efter liv på andra planeter. – Om vi någonsin ska hitta bevis för liv bortom jorden kommer det med stor sannolikhet att baseras på processer och produkter från mikroorganismer, som metan och O2",beskriver Tino.

"Vi motiveras av att tjäna NASA i deras uppdrag", noterade Lyons, "särskilt för att hjälpa till med att förstå hur exoplaneter kan upprätthålla liv."

Studien som nyligen publicerades i tidskriften Nature Reviews Microbiology.  Utöver Lyons och Tino deltog i detta arbete   Gregory P. Fournier, Massachusetts Institute of Technology; Rika E. Anderson, University of Washington och Carleton College; William D. Leavitt, Dartmouth College; Kurt O. Konhauser, University of Alberta; och Eva E. Stüeken, University of Washington och University of St. Andrews.

Bild vikipedia. Stenar längs Saldasjöns strandlinje i Turkiet har med tiden bildats av mikrober som fångar mineraler i vattnet. Dessa mikrobialiter (Mikrobialit är en bentisk sedimentär avlagring gjord av karbonatlera (partikeldiameter < 5 μm) som bildas med förmedling av mikrober. ) var en gång i tiden en viktig del av livet på jorden. (NASA/JPL-Caltech)