Život na Zemi má dlouhou a bouřlivou historii. Vědci odhadují, že zhruba před 4 miliardami let, pouhých 500 miliónů let po vytvoření planety Země, vznikly první jednobuněčné formy života. U Archean Eon (před 4 až 2,5 miliardami let) se věří, že vznikly mnohobuněčné formy života. Zatímco existence těchto organismů (Archaea) byla odvozena z uhlíkových izotopů nalezených ve starých horninách, fosilní důkazy zůstaly nepolapitelné.
To vše se změnilo díky nedávné studii provedené týmem vědců z UCLA a University of Wisconsin – Madison. Poté, co prozkoumal staré vzorky hornin ze západní Austrálie, tým zjistil, že obsahovaly zkamenělé zbytky různých organismů starých 3,465 miliard let. V kombinaci s nedávnými objevy exoplanet, tato studie posiluje teorii, že život je ve vesmíru hojný.
Studie s názvem „Analýzy SIMS nejstaršího známého souboru mikrofosilů dokumentují jejich taxony korelované složení izotopů uhlíku“, nedávno se objevila v Sborník Národní akademie věd. Jak výzkumný tým naznačil, jejich studie spočívala v analýze izotopů uhlíku 11 mikrobiálních fosilií odebraných z ~ 3,465 milionu let starého západního australského Apex Chert.
Těchto 11 fosilií mělo různorodou povahu a vědci je rozdělili do pěti skupin druhů na základě jejich zjevných biologických funkcí. Zatímco se zdá, že dva ze fosilních vzorků provedly primitivní formu fotosyntézy, další zřejmě produkoval plynný metan. Zdá se, že zbývající dva byli spotřebitelé metanu, které zvykli stavět a udržovat své buněčné stěny (podobně jako savci používají tuk).
Jak uvedl v tiskové zprávě UCLA Newsroom J. William Schopf - profesor paleobiologie na UCLA College a hlavní autor studie:
„Před 3,465 miliardami let byl život na Zemi již rozmanitý; to je jasné - primitivní fotosyntetizátory, výrobci metanu, uživatelé metanu. Toto jsou první údaje, které ukazují velmi rozmanité organismy v té době v historii Země a náš předchozí výzkum ukázal, že uživatelé síry byli také před 3,4 miliardami let.
Tato studie, která je dosud nejpodrobnějším provedením mikroorganismů zachovaných jako starověké fosílie, staví na práci, kterou Schopf a jeho spolupracovníci prováděli více než dvě desetiletí. V roce 1993 provedl Schopf a další tým vědců studii, která nejprve popsala tyto typy fosilií. V roce 2002 následovala další studie, která odůvodnila jejich biologický původ.
V této nejnovější studii Schopf a jeho tým zjistili, jaký druh organismů jsou a jak složité jsou. Za tímto účelem analyzovali mikroorganismy pomocí techniky zvané sekundární iontová hmotnostní spektroskopie (SIMS), která odhaluje poměr uhlíku-12 k uhlíku-13. Zatímco uhlík-12 je stabilní a nejběžnější typ vyskytující se v přírodě, uhlík-13 je méně běžný, ale podobně stabilní izotop, který se používá ve výzkumu organické chemie.
Tím, že se uhlík oddělil od každé fosilie do jejích izotopů a určoval jejich poměry, byl tým schopen dospět k závěru, jak dávno mikroorganismy žily a jak žily. Tento úkol vykonávali vědci z Wisconsinu, kteří byli vedeni profesorem Johnem Valleyem. "Rozdíly v poměrech izotopů uhlíku korelují s jejich tvarem," řekl Valley. "Jejich poměry C-13-C-12 jsou charakteristické pro biologii a metabolickou funkci."
Podle současného vědeckého konsensu se pokročilá fotosyntéza ještě nevyvinula a kyslík by se na Zemi neobjevil až o 500 milionů let později. Před 2 miliardami let začaly koncentrace plynného kyslíku rychle stoupat. To znamená, že tyto fosílie, které se pohybovaly zhruba 1 miliardu let po vytvoření Země, by žily v době, kdy v atmosféře byl jejich malý kyslík.
Vzhledem k tomu, že kyslík by byl pro tyto typy primitivních fotosyntetizátorů jedovatý, dnes jsou poměrně vzácné. Ve skutečnosti je lze nalézt pouze na místech, kde je dostatek světla, ale žádný kyslík, což se v kombinaci jen zřídka vyskytuje. Navíc byly samotné skály zdrojem velkého zájmu, protože průměrná životnost skály vystavené povrchu Země je jen asi 200 milionů let.
Když Shopf poprvé začal svou kariéru, nejstarší známé vzorky hornin byly staré 500 milionů let. To znamená, že skály nesoucí fosilie, které on a jeho tým zkoumali, jsou stejně staré jako kameny na Zemi. Nalezení zkamenělého života v takových prastarých vzorcích ukazuje, že rozmanité organismy a životní cyklus se na Zemi již vyvinuly počátkem Archaena Eona, což vědci až do této chvíle předpokládali.
Tato zjištění mají samozřejmě důsledky pro studium toho, jak a kdy se na Zemi objevil život. Kromě Země má tato studie také důsledky, protože ukazuje, že život nastal, když byla Země ještě velmi mladá a v primitivním stavu. Není proto pravděpodobné, že podobný proces probíhal jinde ve vesmíru. Jak vysvětlil Schopf:
„To nám říká, že život musel začít podstatně dříve a potvrzuje to, že primitivní život nebyl obtížný tvořit a vyvíjet se na pokročilejší mikroorganismy. Ale pokud jsou podmínky správné, vypadá to, že by se měl ve vesmíru rozšířit život. “
Tato studie byla umožněna díky financování poskytovanému Astrobiologickým institutem NASA. Když se podíváme do budoucnosti, Schopf naznačil, že stejná technologie, jakou byly k dnešnímu dni tyto fosílie, bude pravděpodobně použita ke studiu hornin přivedených posádkou NASA na Mars. Tato mise, která je naplánována na 20. léta 20. století, bude vyžadovat odběru vzorků získaných agenturou Mars 2020 Rover a přivést je zpět na Zemi pro analýzu.
