We zullen waarschijnlijk nooit weten hoe het leven op aarde begon. Misschien in een ondiep zonovergoten zwembad. Of in de verpletterende oceaandieptes kilometers onder het oppervlak in de buurt van scheuren in de aardkorst die hete mineraalrijke soep uitspuwde. Hoewel er goed bewijs is voor het leven van minstens 3,7 miljard jaar geleden, weten we niet precies wanneer het begon.
maar deze voorbijgaande eonen hebben iets misschien nog opmerkelijker geproduceerd: het leven is blijven bestaan., Ondanks enorme asteroïdeninslagen, cataclysmische vulkaanactiviteit en extreme klimaatverandering, is het leven erin geslaagd om niet alleen vast te klampen aan onze rotsachtige wereld, maar om te gedijen.
Hoe is dit gebeurd? Onderzoek dat we onlangs hebben gepubliceerd met collega ‘ s in Trends in Ecology and Evolution biedt een belangrijk deel van het antwoord, het verstrekken van een nieuwe verklaring voor de Gaia hypothese.,de Gaia – hypothese, ontwikkeld door wetenschapper en uitvinder James Lovelock en microbioloog Lynn Margulis, stelde oorspronkelijk voor dat het leven, door zijn interacties met de aardkorst, oceanen en atmosfeer, een stabiliserend effect had op de omstandigheden op het oppervlak van de planeet-in het bijzonder de samenstelling van de atmosfeer en het klimaat. Met zo ‘ n zelfregulerend proces is het leven in staat geweest om te overleven onder omstandigheden die het zouden hebben uitgeroeid op niet-regulerende planeten.Lovelock formuleerde de Gaia-hypothese toen hij in de jaren 60 voor NASA werkte., Hij erkende dat het leven geen passieve passagier op aarde is geweest. Het heeft de planeet grondig veranderd, nieuwe rotsen zoals kalksteen gecreëerd, de atmosfeer beïnvloed door zuurstof te produceren en de cycli van elementen zoals stikstof, fosfor en koolstof aan te drijven. Door de mens veroorzaakte klimaatverandering, die grotendeels het gevolg is van het verbranden van fossiele brandstoffen en het vrijkomen van kooldioxide, is slechts de laatste manier waarop het leven het aardse systeem beïnvloedt. hoewel het nu wordt geaccepteerd dat leven een krachtige kracht is op de planeet, blijft de Gaia-hypothese controversieel., Ondanks het bewijs dat oppervlaktetemperaturen, op enkele opmerkelijke uitzonderingen na, binnen het bereik zijn gebleven dat nodig is voor wijdverspreid vloeibaar water, schrijven veel wetenschappers dit gewoon toe aan geluk. Als de aarde volledig was neergedaald in een ijshuis of een heet huis (denk aan Mars of Venus) dan zou het leven zijn uitgestorven en zouden we hier niet zijn om ons af te vragen hoe het zo lang had standgehouden. Dit is een vorm van antropische selectie argument dat zegt dat er niets te verklaren is.,
Het leven op aarde heeft duidelijk geluk gehad. In eerste instantie bevindt de aarde zich binnen de bewoonbare zone – het draait om de zon op een afstand die oppervlaktetemperaturen produceert die nodig zijn voor vloeibaar water. Er zijn alternatieve en misschien meer exotische vormen van leven in het universum, maar leven zoals wij het kennen heeft water nodig. Het leven heeft ook geluk gehad om grote asteroã den inslagen te vermijden., Een klomp rots aanzienlijk groter dan degene die leidde tot de ondergang van de dinosaurussen zo ‘ n 66m jaar geleden zou de aarde volledig hebben gesteriliseerd.
maar wat als het leven in staat was geweest om aan één kant van de schalen van fortuin te duwen? Wat als het leven in zekere zin zijn eigen geluk maakte door de impact van verstoringen op planetaire schaal te verminderen? Dit leidt tot de centrale vraag in de Gaia-hypothese: hoe is planetaire zelfregulering bedoeld om te werken?,
hoewel natuurlijke selectie een krachtig verklaringsmechanisme is dat veel van de veranderingen kan verklaren die we in de loop van de tijd waarnemen in soorten, hebben we een theorie gemist die zou kunnen verklaren hoe de levende en niet-levende elementen van een planeet zelfregulatie produceren. Bijgevolg is de Gaia-hypothese doorgaans beschouwd als interessant maar speculatief – en niet gegrondvest op een toetsbare theorie.
selecteren voor stabiliteit
we denken dat er eindelijk een verklaring is voor de Gaia-hypothese., Het mechanisme is gebaseerd op “sequentiële selectie”, een concept dat Voor het eerst werd voorgesteld door klimaatwetenschapper Richard Betts in de vroege jaren 2000. Als het leven op een planeet ontstaat, begint het de omgevingsomstandigheden te beïnvloeden, en dit kan zich organiseren in stabiliserende Staten die als een thermostaat werken en de neiging hebben aan te houden, of destabiliserende op hol geslagen staten zoals de sneeuwbal aarde gebeurtenissen die bijna het begin van complex leven meer dan 600m jaar geleden doofde.,
als het stabiliseert dan is de scène ingesteld voor verdere biologische evolutie die mettertijd de set van interacties tussen leven en planeet zal herconfigureren. Een beroemd voorbeeld is de oorsprong van zuurstofproducerende fotosynthese ongeveer 3 miljard jaar geleden, in een wereld die voorheen verstoken was van zuurstof. Als deze nieuwere interacties zich stabiliseren, dan blijft het planetaire systeem zichzelf reguleren. Maar nieuwe interacties kunnen ook verstoringen en op hol geslagen feedback veroorzaken. In het geval van fotosynthese leidde dit tot een abrupte stijging van het atmosferische zuurstofgehalte in de “grote oxidatie Gebeurtenis” rond 2.,3 miljard jaar geleden. Dit was een van de zeldzame perioden in de geschiedenis van de aarde waar de verandering zo uitgesproken was dat het waarschijnlijk veel van de bestaande biosfeer wegvaagde, waardoor het systeem effectief werd herstart.
de kans dat leven en milieu zich spontaan organiseren in zelfregulerende toestanden kan veel groter zijn dan je zou verwachten. Als feit, gezien voldoende biodiversiteit, kan het zeer waarschijnlijk zijn. Maar er is een grens aan deze stabiliteit. Duw het systeem te ver en het kan verder gaan dan een kantelpunt en snel instorten tot een nieuwe en potentieel zeer verschillende staat.,
Dit is geen puur theoretische oefening, omdat we denken dat we de theorie op een aantal verschillende manieren kunnen testen. Op de kleinste schaal dat experimenten met diverse bacteriële kolonies zou impliceren. Op een veel grotere schaal zou het gaan om het zoeken naar andere biosferen rond andere sterren die we zouden kunnen gebruiken om het totale aantal biosferen in het heelal te schatten – en dus niet alleen hoe waarschijnlijk het is dat er leven ontstaat, maar ook dat het blijft bestaan.
de relevantie van onze bevindingen voor de huidige bezorgdheid over klimaatverandering is ons niet ontgaan. Wat mensen ook doen, het leven zal op de een of andere manier doorgaan. Maar als we broeikasgassen blijven uitstoten en zo de atmosfeer veranderen, dan riskeren we een gevaarlijke en mogelijk op hol geslagen klimaatverandering. Dit zou uiteindelijk kunnen voorkomen dat de menselijke beschaving de atmosfeer aantast, al was het maar omdat er geen menselijke beschaving meer over zal zijn.
Gaiaanse zelfregulering kan zeer effectief zijn., Maar er is geen bewijs dat het de voorkeur geeft aan de ene vorm van leven boven de andere. Talloze soorten zijn de afgelopen 3,7 miljard jaar van de Aarde verdwenen. We hebben geen reden om te denken dat Homo sapiens in dat opzicht anders is.