Livet på jorden har hatt en lang og turbulent historie. Forskere anslår at for omtrent 4 milliarder år siden, bare 500 millioner år etter at planeten Jorden ble dannet, oppsto de første encellede livsformene. Av den arkeiske Eon (for 4 til 2,5 milliarder år siden) antas flercellede livsformer å ha dukket opp. Mens eksistensen av slike organismer (Archaea) er blitt utledet fra karbonisotoper som finnes i eldgamle bergarter, har fossile bevis forblitt unnvikende.
Alt dette har endret seg, takket være en fersk studie utført av et team av forskere fra UCLA og University of Wisconsin – Madison. Etter å ha undersøkt gamle steinprøver fra Vest-Australia, slo teamet fast at de inneholdt de fossiliserte restene av forskjellige organismer som er 3,465 milliarder år gamle. Kombinert med den nylige mengden av eksoplanettfunn, styrker denne studien teorien om at livet er rikelig i universet.
Studien, med tittelen "SIMS-analyser av den eldste kjente sammensetningen av mikrofossiler, dokumenterer deres taxonkorrelerte karbonisotopkomposisjoner", dukket nylig opp i Fortsettelser av National Academy of Sciences. Som forskerteamet antydet, besto deres studie av en karbonisotopanalyse av 11 mikrobielle fossiler hentet fra den 3.465 millioner år gamle vest-australske Apex Chert.
Disse 11 fossilene var forskjellige i naturen, og forskerne delte dem inn i fem artsgrupper basert på deres tilsynelatende biologiske funksjoner. Mens to av de fossile prøvene ser ut til å ha utført en primitiv form for fotosyntese, produserte tilsynelatende en annen metangass. De resterende to ser ut til å ha vært metanforbrukere, som de pleide å bygge og vedlikeholde celleveggene sine (omtrent som hvordan pattedyr bruker fett).
Som J. William Schopf - professor i paleobiologi ved UCLA College og hovedforfatter på studien - antydet i en pressemelding fra UCLA Newsroom:
”For 3,465 milliarder år siden var livet allerede mangfoldig på jorden; det er klart - primitive fotosynteser, metanprodusenter, metanbrukere. Dette er de første dataene som viser de veldig forskjellige organismer den gang i jordas historie, og vår forrige forskning har vist at det var svovelbrukere for 3,4 milliarder år siden.
Denne studien, som er den mest detaljerte noen gang blitt utført på mikroorganismer som er bevart som eldgamle fossiler, bygger på arbeid som Schopf og hans medarbeidere har utført i over to tiår. Tilbake i 1993 gjennomførte Schopf og et annet team av forskere en studie som først beskrev denne typen fossiler. Dette ble fulgt i 2002 av en annen studie som underbygget deres biologiske opprinnelse.
I denne siste studien etablerte Schopf og teamet hans hva slags organismer de er og hvor komplekse de er. For å gjøre dette analyserte de mikroorganismene ved hjelp av en teknikk kalt Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS), som avslører forholdet mellom karbon-12 og karbon-13. Mens karbon-12 er stabil og den vanligste typen som finnes i naturen, er karbon-13 en mindre vanlig, men tilsvarende stabil isotop som brukes i organisk kjemiforskning.
Ved å separere karbonet fra hvert fossil i de isotoper som er bestående av dem og bestemme deres forhold, kunne teamet konkludere hvor lenge siden mikroorganismene levde, samt hvordan de levde. Denne oppgaven ble utført av forskerne i Wisconsin, som ble ledet av professor John Valley. "Forskjellene i karbonisotopforhold korrelerer med deres former," sa Valley. "Deres C-13-til-C-12-forhold er karakteristisk for biologi og metabolsk funksjon."
I henhold til den nåværende vitenskapelige konsensus hadde avansert fotosyntese ennå ikke utviklet seg, og oksygen ville ikke vises på jorden før 500 millioner år senere. For 2 milliarder år siden begynte konsentrasjonen av oksygengass å øke raskt. Dette betyr at disse fossilene, omtrent rundt 1 milliard år etter at Jorden ble dannet, ville ha levd på et tidspunkt da det var lite oksygen i atmosfæren.
Gitt at oksygen ville være giftig for disse typene av primitive fotosynteser, er de ganske sjeldne i dag. I sannhet kan de bare finnes på steder der det er tilstrekkelig med lys, men ikke oksygen, noe som sjelden finnes i kombinasjon. Dessuten var bergartene i seg selv en kilde til stor interesse siden den gjennomsnittlige levetiden for stein utsatt for jordoverflaten bare er rundt 200 millioner år.
Da Shopf først begynte sin karriere, var de eldste kjente rockeprøvene 500 millioner år gamle. Dette betyr at de fossile bærene han og teamet hans undersøkte er så gamle som bergarter på jorden kan få. Å finne fossilisert liv i slike gamle prøver viser at forskjellige organismer og en livssyklus allerede hadde utviklet seg på jorden av den tidlige Archaen Eon, noe forskere bare mistenkte frem til dette tidspunktet.
Disse funnene har naturlig konsekvenser for studien av hvordan og når livet dukket opp på jorden. Utover Jorden har studien også implikasjoner siden den viser at livet dukket opp da Jorden fremdeles var veldig ung og i en primitiv tilstand. Det er derfor ikke usannsynlig at en lignende prosess har funnet sted andre steder i Universet. Som Schopf forklarte:
“Dette forteller oss at livet måtte begynne vesentlig tidligere, og det bekrefter at det ikke var vanskelig for det primitive livet å danne seg og utvikle seg til mer avanserte mikroorganismer. Men hvis forholdene stemmer, ser det ut som om livet i universet skal være utbredt. ”
Denne studien ble muliggjort takket være finansiering levert av NASA Astrobiology Institute. Når vi ser på fremtiden, indikerte Schopf at den samme teknologien som er brukt til dags dato disse fossilene sannsynligvis vil bli brukt til å studere bergarter brakt tilbake av NASAs besetningsoppdrag til Mars. Planlagt for 2030-årene, vil dette oppdraget innebære henting av prøver oppnådd av Mars 2020 Rover og bringe dem tilbake til jorden for analyse.
