Todos os organismos são compostos por células vivas, um aspecto fundamental da vida que está presente na Terra há bilhões de anos. Determinar exatamente quando as primeiras células apareceram é desafiador, mas estimativas geológicas sugerem sua emergência há pelo menos 3,8 bilhões de anos. Essa investigação sobre as origens e a extensão da vida na Terra forma a base de um novo estudo publicado na Current Biology, conduzido por pesquisadores do Instituto Weizmann de Ciência e do Smith College.
Um elemento chave para entender a vida na Terra é o carbono. Anualmente, cerca de 200 bilhões de toneladas de carbono passam pela produção primária. Esse processo envolve a conversão de carbono inorgânico, como o dióxido de carbono na atmosfera e o bicarbonato no oceano, em moléculas orgânicas necessárias para a vida. A fotossíntese oxigenada é uma contribuição significativa para esse processo, utilizando luz solar e água. Determinar as taxas passadas de produção primária é desafiador. Cientistas usam pistas de rochas sedimentares antigas para reconstruir ambientes passados. Em particular, a composição isotópica do oxigênio na forma de sulfato em depósitos de sal antigos fornece dados valiosos para essas estimativas.
Em seu estudo abrangente, os pesquisadores compilaram estimativas anteriores de produção primária antiga, derivadas de várias metodologias, incluindo o exame de depósitos de sal antigos. Eles concluíram que aproximadamente 100 quintilhões (100 bilhões de bilhões) de toneladas de carbono foram processadas por meio da produção primária desde a origem da vida. Essa quantidade é aproximadamente 100 vezes o conteúdo atual de carbono da Terra.
Hoje em dia, a produção primária é em grande parte realizada por plantas terrestres e microorganismos marinhos, como algas e cianobactérias. No entanto, a dinâmica da produção primária mudou ao longo da história da Terra. Na história mais antiga do planeta, a produção primária era predominantemente conduzida por organismos que não dependiam da fotossíntese oxigenada. O estudo utilizou uma variedade de técnicas, incluindo a identificação das florestas mais antigas e o uso de fósseis moleculares ou biomarcadores, para rastrear a atividade de diferentes produtores primários ao longo do tempo. Os achados sugerem que, embora as plantas terrestres tenham aparecido relativamente tarde na história da Terra, elas provavelmente foram as maiores contribuintes para a produção primária. No entanto, a contribuição potencial das cianobactérias também é considerada substancial.
O estudo também teve como objetivo quantificar a quantidade total de vida que já existiu na Terra. Ao avaliar a extensão da produção primária e identificar os organismos responsáveis, os pesquisadores estimaram o número total de células que já existiu. Hoje, é possível estimar o número de humanos com base no consumo de alimentos. Da mesma forma, os pesquisadores usaram uma proporção de produção primária para contagem de células no ambiente moderno para fazer suas estimativas. Apesar da variabilidade no tamanho das células e no número de células por organismo, a predominância de micróbios unicelulares nas populações celulares globais simplificou essa estimativa. Os pesquisadores estimaram que aproximadamente 10^30 (10 nonilhões) de células existem hoje, e entre 10^39 (um duodecilhão) e 10^40 células já existiram na Terra.
Considerando o futuro da vida na Terra, o estudo reconhece que o tempo de vida da biosfera terrestre é finito, limitado pelo ciclo de vida do sol. Ao longo de sua história de 4,5 bilhões de anos, o sol tem gradualmente se tornado mais brilhante, uma tendência que continuará. Em cerca de dois bilhões de anos, esse aumento de brilho empurrará os sistemas biogeoquímicos da Terra além de seus limites, levando eventualmente à extinção das plantas terrestres, à ebulição dos oceanos e ao retorno a um estado quase sem vida. Projetando os níveis atuais de produtividade primária para o futuro, os pesquisadores estimaram que cerca de 10^40 células ocuparão a Terra durante toda a sua vida habitável.
Por fim, o estudo compara a Terra com exoplanetas, planetas que orbitam outras estrelas. Exoplanetas, outrora uma hipótese, agora são uma realidade, com milhares identificados e muitos aspectos desses mundos distantes descritos. Ao adotar uma “visão de cima” da vida na Terra, os pesquisadores propõem usar a Terra como um ponto de referência para comparar outros planetas. O estudo também pondera cenários hipotéticos que poderiam ter levado a uma trajetória radicalmente diferente da vida na Terra. Por exemplo, especula sobre as implicações se a fotossíntese oxigenada nunca tivesse se desenvolvido ou se a endossimbiose, um passo crítico na evolução das células eucarióticas, não tivesse ocorrido.
A exploração dessas histórias alternativas destaca a natureza frágil e contingente da evolução da vida em nosso planeta. O estudo sublinha a importância de entender o passado biológico da Terra para compreender seu presente e futuro, particularmente no contexto da pesquisa exoplanetária. Ao examinar os processos e eventos que moldaram o desenvolvimento e a distribuição da vida na Terra, os cientistas podem obter insights sobre o potencial de vida em outros planetas e as várias formas que ela pode assumir.
