Romolo Tavani / shutterstock

Vi vil sannsynligvis aldri vite hvordan livet på Jorden startet. Kanskje i et grunt solbelyst basseng. Eller i de knusende havdybder mil under overflaten i nærheten av sprekker i jordskorpen som spydde ut varm mineralrik suppe. Mens det er gode bevis for livet minst 3.7 milliarder år siden, vi vet ikke nøyaktig når det startet.

Men disse forbi aeons har produsert noe kanskje enda mer bemerkelsesverdig: livet har vedvaret. Til tross for massive asteroideffekter, kataklysmisk vulkanaktivitet og ekstreme klimaendringer, har livet klart å ikke bare kle seg til vår steinete verden, men å trives.

Hvordan skjedde dette? Forskning vi nylig publiserte med kolleger i Trender i økologi og evolusjon gir en viktig del av svaret, gir en ny forklaring på Gaia-hypotesen.

Utviklet av forsker og oppfinner James Lovelock, og mikrobiolog Lynn Margulisden Gaia-hypotesen opprinnelig foreslått at livet, gjennom samspillet med jordskorpen, oceanene og atmosfæren, ga en stabiliserende effekt på forholdene på overflaten av planeten - spesielt sammensetningen av atmosfæren og klimaet. Med en slik selvregulerende prosess på plass, har livet vært i stand til å overleve under forhold som ville ha tørket det ut på ikke-regulerende planeter.

Lovelock formulerte Gaia-hypotesen mens han jobbet for NASA i 1960-ene. Han skjønte at livet ikke har vært en passiv passasjer på jorden. Snarere har det ombygd planeten dypt, skaper nye steiner som kalkstein, påvirker atmosfæren ved å produsere oksygen, og kjører syklusene av elementer som nitrogen, fosfor og karbon. Menneskeskapte klimaendringer, som i stor grad er en følge av at vi brenner fossile brensler og dermed frigjør karbondioksid, er bare den siste måten livet påvirker jordens system på.

Mens det nå er akseptert at livet er en kraftig kraft på planeten, er Gaia-hypotesen fortsatt kontroversiell. Til tross for bevis på at overflatetemperaturene har, med noen få bemerkelsesverdige unntak, forblir innenfor det området som kreves for utbredt flytende vann, tillater mange forskere dette bare til lykke. Hvis jorden hadde gått helt ned i et ishus eller et varmt hus (tenk Mars eller Venus), ville livet ha blitt utdødt, og vi ville ikke være her for å lure på hvordan det hadde vedvaret så lenge. Dette er en form for antropisk utvalgsargument som sier at det ikke er noe å forklare.

Klart, livet på jorden har vært heldig. I første omgang er jorden innenfor beboelig sone - den kretser solen i en avstand som gir overflatetemperaturer som kreves for flytende vann. Det finnes alternative og kanskje mer eksotiske livsformer i universet, men livet som vi vet, krever vann. Livet har også vært heldig for å unngå veldig store asteroideffekter. En klump av stein betydelig større enn den som fører til nedgangen av dinosaurene noen 66m år siden kunne ha fullstendig sterilisert jorden.

Men hva om livet hadde vært i stand til å presse ned på den ene siden av lyskildene? Hva om livet på en eller annen måte gjorde sitt eget lykke ved å redusere virkningen av planetsforstyrrelser? Dette fører til det sentrale utestående spørsmålet i Gaia-hypotesen: hvordan er selvregulering av planer ment å virke?

Mens naturlig utvalg er en kraftig forklarende mekanisme som kan utgjøre mye av forandringen vi observerer i arter over tid, har vi manglet en teori som kunne forklare hvordan de levende og ikke-levende elementer av en planet produserer selvregulering. Følgelig har Gaia-hypotesen blitt ansett som interessant, men spekulativ - og ikke jordet i en testbar teori.

Velger for stabilitet

Vi tror vi endelig har en forklaring på Gaia-hypotesen. Mekanismen er "sekvensiell seleksjon". I prinsippet er det veldig enkelt. Når livet kommer opp på en planet, begynner det å påvirke miljøforholdene, og dette kan organisere seg i stabiliserende tilstander som virker som en termostat og har en tendens til å vedvare eller destabiliserer bortfallsstater som snowball Earth events som nesten slukket begynnelsen av komplekst liv mer enn 600m år siden.

Hvis den stabiliseres, er scenen satt for videre biologisk evolusjon som i tid vil rekonstruere settet av samspill mellom liv og planeten. Et kjent eksempel er Opprinnelse av oksygenproducerende fotosyntese rundt 3 milliard år siden, i en verden uten oksygen. Hvis disse nyere interaksjonene stabiliserer, fortsetter planetetsystemet å selvregulere. Men nye interaksjoner kan også produsere forstyrrelser og tilbakevendende tilbakemeldinger. I tilfelle av fotosyntese førte det til en abrupt oppgang i atmosfæriske oksygenivåer i "Stor Oksidasjonshendelse"Rundt 2.3 milliard år siden. Dette var en av de sjeldne perioder i jordens historie hvor forandringen var så uttalt at den sannsynligvis slettet ut mye av den etablerte biosfæren, og startet systemet på nytt.

{youtube}3rtNO8O2TKA{/youtube} Utvalgsmekanismen.

Sjansene for liv og miljø spontant å organisere seg i selvregulerende tilstander kan være mye høyere enn du ville forvente. Hvis faktum, gitt tilstrekkelig biologisk mangfold, det kan være ekstremt sannsynlig. Men det er en grense for denne stabiliteten. Skyv systemet for langt, og det kan gå utover et tipppunkt og raskt kollapse til en ny og potensielt veldig forskjellig tilstand.

Dette er ikke en rent teoretisk øvelse, da vi tror vi kan teste teorien på en rekke forskjellige måter. På minste skala ville det involvere eksperimenter med ulike bakteriekolonier. På en mye større skala ville det innebære å søke etter andre biosfærer rundt andre stjerner som vi kunne bruke til å estimere det totale antallet biosfærer i universet - og ikke bare hvor sannsynlig det er for livet å dukke opp, men også å fortsette.

Relevansen av funnene våre til dagens bekymringer over klimaendringer har ikke rømt oss. Uansett mennesker vil livet fortsette på en eller annen måte. Men hvis vi fortsetter å avgi klimagasser og så forandrer atmosfæren, risikerer vi å produsere farlige og potensielt skjeve klimaendringer. Dette kunne til slutt stoppe menneskelig sivilisasjon som påvirker atmosfæren, om bare fordi det ikke vil være noen menneskelig sivilisasjon igjen.

Gaian selvregulering kan være svært effektiv. Men det er ingen bevis for at det foretrekker en form for liv over en annen. Utallige arter har dukket opp og forsvunnet fra jorden i løpet av de siste 3.7 milliard årene. Vi har ingen grunn til å tenke det Homo sapiens er noe annerledes i den forbindelse.

Om forfatteren

James Dyke, lektor i bærekraftig vitenskap, University of Southampton og Tim Lenton, direktør for Global Systems Institute, University of Exeter

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon