Probabilmente non sapremo mai come è iniziata la vita sulla Terra. Forse in una piscina poco profonda illuminata dal sole. O nelle profondità oceaniche schiaccianti miglia sotto la superficie vicino a fessure nella crosta terrestre che vomitava zuppa calda ricca di minerali. Mentre ci sono buone prove per la vita almeno 3,7 miliardi di anni fa, non sappiamo esattamente quando è iniziato.
Ma questi eoni di passaggio hanno prodotto qualcosa forse ancora più notevole: la vita è persistita., Nonostante i massicci impatti di asteroidi, l’attività cataclismica del vulcano e l’estremo cambiamento climatico, la vita è riuscita non solo ad aggrapparsi al nostro mondo roccioso ma a prosperare.
Come è successo? La ricerca che abbiamo recentemente pubblicato con i colleghi in Trends in Ecology and Evolution offre una parte importante della risposta, fornendo una nuova spiegazione per l’ipotesi Gaia.,
Sviluppato dallo scienziato e inventore di James Lovelock, microbiologo e Lynn Margulis, l’ipotesi Gaia originariamente proposto che la vita, attraverso le sue interazioni con la crosta terrestre, gli oceani e l’atmosfera, ha prodotto un effetto stabilizzante sulle condizioni sulla superficie del pianeta, in particolare, la composizione dell’atmosfera e del clima. Con un tale processo autoregolante in atto, la vita è stata in grado di sopravvivere in condizioni che l’avrebbero spazzata via su pianeti non regolatori.
Lovelock formulò l’ipotesi Gaia mentre lavorava per la NASA negli anni ‘ 60., Ha riconosciuto che la vita non è stata un passeggero passivo sulla Terra. Piuttosto ha profondamente rimodellato il pianeta, creando nuove rocce come il calcare, influenzando l’atmosfera producendo ossigeno e guidando i cicli di elementi come azoto, fosforo e carbonio. Il cambiamento climatico prodotto dall’uomo, che è in gran parte una conseguenza della combustione di combustibili fossili e quindi del rilascio di anidride carbonica, è solo l’ultimo modo in cui la vita influisce sul sistema terrestre.
Mentre è ora accettato che la vita sia una forza potente sul pianeta, l’ipotesi di Gaia rimane controversa., Nonostante le prove che le temperature superficiali, tranne alcune eccezioni degne di nota, siano rimaste nell’intervallo richiesto per l’acqua liquida diffusa, molti scienziati attribuiscono questo semplicemente alla buona fortuna. Se la Terra fosse scesa completamente in una casa di ghiaccio o in una casa calda (si pensi a Marte o Venere), la vita si sarebbe estinta e non saremmo qui a chiederci come fosse persistita per così tanto tempo. Questa è una forma di argomento di selezione antropica che dice che non c’è nulla da spiegare.,
Chiaramente, la vita sulla Terra è stata fortunata. In primo luogo, la Terra si trova all’interno della zona abitabile – orbita attorno al sole ad una distanza che produce temperature superficiali richieste per l’acqua liquida. Ci sono forme di vita alternative e forse più esotiche nell’universo, ma la vita come la conosciamo richiede acqua. La vita è stata anche fortunata ad evitare impatti di asteroidi molto grandi., Un pezzo di roccia significativamente più grande di quello che ha portato alla scomparsa dei dinosauri circa 66m anni fa avrebbe potuto sterilizzare completamente la Terra.
Ma se la vita fosse stata in grado di spingere verso il basso su un lato della bilancia della fortuna? Che cosa succede se la vita in un certo senso ha fatto la propria fortuna riducendo gli impatti dei disturbi su scala planetaria? Questo porta al problema centrale in sospeso nell’ipotesi Gaia: come dovrebbe funzionare l’autoregolamentazione planetaria?,
Mentre la selezione naturale è un potente meccanismo esplicativo che può spiegare gran parte del cambiamento che osserviamo nelle specie nel tempo, ci è mancata una teoria che potesse spiegare come gli elementi viventi e non viventi di un pianeta producano autoregolamentazione. Di conseguenza l’ipotesi di Gaia è stata tipicamente considerata interessante ma speculativa – e non fondata su alcuna teoria verificabile.
Selezionando per la stabilità
Pensiamo che ci sia finalmente una spiegazione per l’ipotesi Gaia., Il meccanismo si basa sulla “selezione sequenziale”, un concetto suggerito per la prima volta dallo scienziato del clima Richard Betts nei primi anni 2000. In linea di principio è molto semplice. Mentre la vita emerge su un pianeta inizia a influenzare le condizioni ambientali, e questo può organizzarsi in stati stabilizzanti che agiscono come un termostato e tendono a persistere, o stati destabilizzanti in fuga come gli eventi terrestri a palla di neve che hanno quasi spento gli inizi della vita complessa più di 600m anni fa.,
Se si stabilizza allora la scena è impostata per un’ulteriore evoluzione biologica che nel tempo riconfigurerà l’insieme delle interazioni tra vita e pianeta. Un esempio famoso è l’origine della fotosintesi che produce ossigeno circa 3 miliardi di anni fa, in un mondo precedentemente privo di ossigeno. Se queste nuove interazioni si stanno stabilizzando, allora il sistema planetario continua ad autoregolarsi. Ma le nuove interazioni possono anche produrre interruzioni e feedback in fuga. Nel caso della fotosintesi ha portato ad un brusco aumento dei livelli di ossigeno atmosferico nel “Grande evento di ossidazione” intorno a 2.,3 miliardi di anni fa. Questo è stato uno dei rari periodi nella storia della Terra in cui il cambiamento è stato così pronunciato che probabilmente spazzato via gran parte della biosfera in carica, riavviando efficacemente il sistema.
Le possibilità che la vita e l’ambiente si organizzino spontaneamente in stati autoregolanti potrebbero essere molto più alte di quanto ci si aspetterebbe. Se infatti, data la biodiversità sufficiente, può essere estremamente probabile. Ma c’è un limite a questa stabilità. Spingere il sistema troppo lontano e potrebbe andare oltre un punto di svolta e collassare rapidamente in uno stato nuovo e potenzialmente molto diverso.,
Questo non è un esercizio puramente teorico, poiché pensiamo di poter testare la teoria in un certo numero di modi diversi. Alla scala più piccola che comporterebbe esperimenti con diverse colonie batteriche. Su una scala molto più ampia comporterebbe la ricerca di altre biosfere attorno ad altre stelle che potremmo usare per stimare il numero totale di biosfere nell’universo – e quindi non solo quanto è probabile che la vita emerga, ma anche persista.
La rilevanza dei nostri risultati per le attuali preoccupazioni sul cambiamento climatico non ci è sfuggita. Qualunque cosa facciano gli esseri umani la vita continuerà in un modo o nell’altro. Ma se continuiamo a emettere gas serra e così cambiamo l’atmosfera, allora rischiamo di produrre cambiamenti climatici pericolosi e potenzialmente in fuga. Questo potrebbe alla fine fermare la civiltà umana che colpisce l’atmosfera, se non altro perché non ci sarà più alcuna civiltà umana.
L’autoregolamentazione gaiana può essere molto efficace., Ma non ci sono prove che preferisca una forma di vita piuttosto che un’altra. Innumerevoli specie sono emerse e poi scomparse dalla Terra negli ultimi 3,7 miliardi di anni. Non abbiamo motivo di pensare che l’Homo sapiens sia diverso da questo punto di vista.