La comprensione dei primi anni di vita sulla Terra sta crescendo in modo esponenziale

Nonostante decenni di ricerca, c’è ancora molto che gli scienziati non capiscono sugli inizi della vita e sulle prime fasi dell’evoluzione. Un documento di ricerca pubblicato dall’Università della California, Riverside, ha aperto la porta alla comprensione e alla formulazione di studi futuri che potrebbero aiutare a prevedere il cambiamento climatico e la ricerca di vita extraterrestre.

“Questo articolo cerca di informare la comunità geoscientifica sul prossimo passo che la ricerca dovrebbe compiere”, ha affermato Christopher Tino, dottorando presso l’UC Riverside durante la ricerca e primo autore.

Molti studi hanno esplorato i segni dei primi anni di vita conservati nelle rocce antiche, ma questo… cartaLa ricerca, recentemente pubblicata su Nature Reviews Microbiology, combina questi dati con studi genomici di organismi moderni e recenti scoperte sull’evoluzione chimica degli oceani, dell’atmosfera e dei primi continenti.

L’articolo mostra come le prime forme di vita sulla Terra – microbi come batteri produttori di ossigeno e archaea produttori di metano – si sono formate e sono modellate dai cambiamenti negli oceani, nei continenti e nell’atmosfera.

“Il messaggio chiave in tutto questo è che non è possibile vedere nessuna parte del documento isolatamente”, ha affermato Timothy Lyons, illustre professore di biogeochimica alla UC Riverside e co-autore la ricerca in questi campi è stata riunita in modo completo per rivelare una storia completa”.

Riunendo esperti di biologia, geologia, geochimica e genomica, questa ricerca descrive nel dettaglio il viaggio delle prime forme di vita sulla Terra dalla loro prima apparizione fino alla loro ascesa alla ribalta ecologica. Man mano che il loro numero aumentava, i microbi iniziarono a influenzare il mondo che li circondava, ad esempio iniziando a produrre ossigeno attraverso la fotosintesi.

I risultati in ciascuna area “spesso concordano in modi notevoli”, afferma Tino, ora ricercatore associato presso l’Università di Calgary.

Nello specifico, lo studio traccia il modo in cui la vita microbica ha consumato, trasformato e diffuso nutrienti essenziali contenenti azoto, ferro, manganese, zolfo e metano sulla Terra. Questi percorsi biologici si sono evoluti man mano che la superficie terrestre è cambiata radicalmente, a volte a causa della nuova vita. I continenti crebbero, il sole divenne più luminoso e il mondo divenne più ricco di ossigeno.

Poiché l’evoluzione di nuovi percorsi biologici ha influenzato questi cicli degli elementi, i loro percorsi ci dicono quando sono apparse le prime forme di vita, come hanno influenzato e risposto all’ambiente e quando hanno sviluppato firme ecologiche su scala globale.

Le rocce vecchie di miliardi di anni spesso mancano dei fossili visibili necessari per raccontare l’intera storia, ma questo studio ha combinato la chimica di queste rocce e i genomi dei parenti viventi per formare una visione completa della vita antica.

“Fondamentalmente, stiamo descrivendo i primi tentativi della Terra di riavvicinarsi ai microbi capaci di alterare l’ambiente globale”, ha detto Lyons, che è anche direttore del Centro per l’Astrobiologia Alternativa della Terra presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie. “Dobbiamo comprendere il quadro completo in modo da poter capire chi, cosa, quando e dove, quando i microbi si sono evoluti dalla semplice esistenza fino ad avere un impatto significativo sull’ambiente”.

Molti scienziati hanno ipotizzato che una forma di vita una volta apparsa sulla Terra sia diventata rapidamente prolifica. Solo riunendo decenni di ricerca in diverse discipline, come hanno fatto Lyons, Tino e i loro colleghi in questo articolo, gli scienziati possono vedere la differenza tra la semplice presenza o la dominanza di alcuni microbi. Spesso, l’ascesa dei microbi dall’esistenza alla fama ha richiesto centinaia di milioni di anni.

“I microbi che inizialmente riuscirono a stabilirsi in spazi ristretti diventeranno in seguito i principali organismi della regione”, ha detto Lyons.

Tutto ciò porta alla domanda fondamentale che tiene sveglia la squadra dell’UCR la notte: da dove veniamo?

Ma le risposte ottenute da questa ricerca hanno anche applicazioni più pratiche, comprese informazioni su come la vita e gli ambienti risponderanno ai cambiamenti climatici, sia nel breve termine che nel lontano futuro.

Questo studio potrebbe anche aiutare nella ricerca della vita su altri pianeti. “Se dovessimo trovare prove dell’esistenza di vita extraterrestre, molto probabilmente sarà basato sui processi e sui prodotti dei microrganismi, come il metano e l’ossigeno”, afferma Tino.

“La nostra motivazione è quella di servire la NASA nella sua missione, in particolare per aiutare a capire come gli esopianeti possono sostenere la vita”, ha osservato Lyons.

A Lyons e Tino si unirono in questo sforzo Gregory B. Fournier, del MIT; e Rica E. Anderson, dell’Università di Washington e del Carleton College; E William D. Levatt, del Dartmouth College; E Kurt O. Kunhauser, dell’Università di Alberta; e Eva E. Stocken, dell’Università di Washington e dell’Università di St. Andrews.