Romolo Tavani / shutterstock

เราจะไม่มีทางรู้ว่าชีวิตบนโลกเริ่มต้นอย่างไร บางทีในสระน้ำตื้น ๆ หรือในมหาสมุทรลึกที่มีความลึกหลายไมล์ใต้ผิวน้ำใกล้รอยแยกในเปลือกโลกที่พ่นซุปที่อุดมด้วยแร่ธาตุออกมา ในขณะที่มีหลักฐานที่ดีสำหรับชีวิต อย่างน้อย 3.7 พันล้านปีก่อนเราไม่รู้แน่ชัดว่ามันเริ่มเมื่อไหร่

แต่สิ่งที่ผ่านไปนี้ทำให้เกิดสิ่งที่น่าทึ่งยิ่งกว่าเดิม: ชีวิตยังคงมีอยู่ แม้จะมีผลกระทบดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่กิจกรรมภูเขาไฟที่รุนแรงและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรง แต่ชีวิตก็สามารถจัดการกับโลกหินของเราได้

มันเกิดขึ้นได้อย่างไร? งานวิจัยที่เราเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้กับเพื่อนร่วมงานใน แนวโน้มของนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ เสนอส่วนที่สำคัญของคำตอบโดยให้คำอธิบายใหม่สำหรับสมมติฐาน Gaia

พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์ James Lovelockและจุลชีววิทยา Lynn Margulisที่ Gaia สมมติฐาน ในขั้นต้นเสนอว่าชีวิตโดยการมีปฏิสัมพันธ์กับเปลือกโลกมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศทำให้เกิดผลกระทบที่มั่นคงต่อสภาพบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศและภูมิอากาศ ด้วยกระบวนการควบคุมตนเองเช่นนี้สิ่งมีชีวิตจึงสามารถอยู่รอดได้ภายใต้เงื่อนไขที่จะกำจัดมันออกไปบนดาวเคราะห์ที่ไม่ได้ควบคุม

Lovelock กำหนดสมมติฐาน Gaia ขณะทำงานให้องค์การนาซ่าใน 1960 เขาตระหนักดีว่าชีวิตไม่ได้เป็นผู้โดยสารเฉยๆบนโลก ค่อนข้างจะมีการปรับเปลี่ยนโลกอย่างลึกซึ้งสร้างหินใหม่เช่นหินปูนส่งผลกระทบต่อบรรยากาศโดยผลิตออกซิเจนและขับวงจรขององค์ประกอบเช่นไนโตรเจนฟอสฟอรัสและคาร์บอน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากเราเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเพียงวิถีชีวิตล่าสุดส่งผลกระทบต่อระบบโลก

ในขณะนี้เป็นที่ยอมรับกันว่าชีวิตคือพลังที่มีประสิทธิภาพต่อโลกสมมติฐานของ Gaia ยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน แม้จะมีหลักฐานว่าอุณหภูมิพื้นผิวมี แต่ข้อยกเว้นที่น่าสังเกตไม่กี่อย่างที่ยังคงอยู่ในช่วงที่จำเป็นสำหรับน้ำของเหลวที่แพร่หลายนักวิทยาศาสตร์หลายคนบอกว่าโชคดี หากโลกได้สืบเชื้อสายมาอย่างสมบูรณ์ในบ้านน้ำแข็งหรือบ้านร้อน (คิดว่าดาวอังคารหรือดาวศุกร์) แล้วชีวิตก็จะสูญพันธุ์และเราจะไม่อยู่ที่นี่เพื่อสงสัยว่ามันคงอยู่นานเท่าไหร่ นี่คือรูปแบบของ อาร์กิวเมนต์การเลือก anthropic ที่บอกว่าไม่มีอะไรจะอธิบาย

เห็นได้ชัดว่าชีวิตบนโลกนี้โชคดี ในตัวอย่างแรกโลกอยู่ในเขตเอื้ออาศัย - มันโคจรรอบดวงอาทิตย์ในระยะทางที่สร้างอุณหภูมิพื้นผิวที่จำเป็นสำหรับน้ำของเหลว มีทางเลือกและอาจเป็นรูปแบบที่แปลกใหม่ของชีวิตในจักรวาล แต่ชีวิตที่เรารู้ว่ามันต้องใช้น้ำ ชีวิตก็โชคดีที่หลีกเลี่ยงผลกระทบของดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดใหญ่มาก ก้อนหินมีขนาดใหญ่กว่าก้อนหินที่นำไปสู่การตายของไดโนเสาร์อย่างมีนัยสำคัญ ประมาณ 66 ปีที่แล้ว อาจทำให้โลกปลอดเชื้อโดยสมบูรณ์

แต่ถ้าชีวิตสามารถกดลงบนด้านหนึ่งของเครื่องชั่งแห่งโชค? เกิดอะไรขึ้นถ้าชีวิตในแง่หนึ่งทำให้โชคของตัวเองโดยการลดผลกระทบของการรบกวนระดับดาวเคราะห์? สิ่งนี้นำไปสู่ประเด็นสำคัญที่โดดเด่นในสมมติฐาน Gaia: การควบคุมตนเองของดาวเคราะห์หมายถึงการทำงานอย่างไร

ในขณะที่การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นกลไกการอธิบายที่ทรงพลังซึ่งสามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่ที่เราสังเกตเห็นในสปีชีส์เมื่อเวลาผ่านไปเรายังขาดทฤษฎีที่สามารถอธิบายได้ว่าองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตบนโลก ดังนั้นสมมติฐานของ Gaia จึงถือว่าน่าสนใจ แต่เป็นการเก็งกำไร - และไม่ใช่ มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีที่สามารถทดสอบได้.

เลือกเพื่อความมั่นคง

เราคิดว่าในที่สุดเราก็มีคำอธิบายสำหรับสมมติฐาน Gaia กลไกคือ“ การเลือกตามลำดับ” โดยหลักการแล้วมันง่ายมาก เมื่อสิ่งมีชีวิตบนโลกมันเริ่มส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมและสิ่งนี้สามารถจัดระเบียบเข้าสู่สภาวะเสถียรซึ่งทำหน้าที่เหมือนเทอร์โมสแตทและมีแนวโน้มที่จะคงอยู่ เหตุการณ์ snowball Earth ที่เกือบจะดับจุดเริ่มต้นของชีวิตที่ซับซ้อนกว่า 600m เมื่อหลายปีก่อน

หากมันเสถียรแล้วฉากนั้นจะถูกตั้งค่าสำหรับการวิวัฒนาการทางชีวภาพต่อไปซึ่งในเวลานั้นจะกำหนดค่าชุดของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและโลก ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงคือ ต้นกำเนิดของการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ผลิตออกซิเจน ประมาณ 3 พันล้านปีก่อนในโลกที่ปราศจากออกซิเจน หากการโต้ตอบที่ใหม่กว่าเหล่านี้มีเสถียรภาพแล้วระบบดาวเคราะห์ยังคงควบคุมตัวเองต่อไป แต่การโต้ตอบใหม่ยังสามารถสร้างการหยุดชะงักและการตอบกลับที่หลบหนี ในกรณีของการสังเคราะห์ด้วยแสงนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันของระดับออกซิเจนในบรรยากาศใน“เหตุการณ์ออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม” ประมาณ 2.3 พันล้านปีก่อน นี่เป็นหนึ่งในช่วงเวลาที่หายากในประวัติศาสตร์ของโลกที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเด่นชัดว่ามันอาจจะกำจัดสิ่งมีชีวิตชีวมวลจำนวนมากซึ่งเป็นการรีบูตระบบอย่างมีประสิทธิภาพ

{youtube}3rtNO8O2TKA{/youtube} กลไกการคัดเลือก

โอกาสของชีวิตและสภาพแวดล้อมในการจัดระเบียบในรัฐควบคุมตนเองโดยธรรมชาติอาจสูงกว่าที่คุณคาดหวัง ถ้าความจริงให้ความหลากหลายทางชีวภาพที่เพียงพอ มันอาจเป็นไปได้อย่างมาก. แต่มีข้อ จำกัด ต่อเสถียรภาพนี้ ผลักระบบไปไกลเกินไปและอาจเกินจุดเปลี่ยนและยุบตัวอย่างรวดเร็วไปสู่สถานะใหม่และอาจแตกต่างกันมาก

นี่ไม่ใช่การออกกำลังกายทางทฤษฎีอย่างแท้จริงเนื่องจากเราคิดว่าเราสามารถทดสอบทฤษฎีได้หลายวิธี ในระดับที่เล็กที่สุดที่จะเกี่ยวข้องกับการทดลองกับอาณานิคมของแบคทีเรียที่หลากหลาย ในระดับที่ใหญ่กว่านั้นมันจะเกี่ยวข้องกับการค้นหาชีวภาคอื่น ๆ รอบดาวฤกษ์อื่นซึ่งเราสามารถใช้เพื่อประเมินจำนวนชีวภาคทั้งหมดในเอกภพ - และไม่เพียง แต่มีความเป็นไปได้ที่ชีวิตจะปรากฏ แต่ยังคงอยู่

ความเกี่ยวข้องของสิ่งที่เราค้นพบกับความกังวลในปัจจุบันเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศไม่ได้ช่วยเรา สิ่งที่มนุษย์ทำในชีวิตจะดำเนินต่อไปไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง แต่ถ้าเราปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างต่อเนื่องและเปลี่ยนบรรยากาศเราก็เสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เป็นอันตราย ในที่สุดสิ่งนี้สามารถหยุดอารยธรรมมนุษย์ที่ส่งผลกระทบต่อบรรยากาศถ้าเพียงเพราะไม่มีอารยธรรมมนุษย์เหลืออยู่

การกำกับตนเองแบบเกาอันอาจมีประสิทธิภาพมาก แต่ไม่มีหลักฐานว่ามันชอบชีวิตรูปแบบเดียวมากกว่าอีกรูปแบบหนึ่ง สปีชี่นับไม่ถ้วนเกิดขึ้นแล้วหายไปจากโลกในช่วง 3.7 พันล้านปีที่ผ่านมา เราไม่มีเหตุผลที่จะคิดเช่นนั้น Homo sapiens มีความแตกต่างในแง่นั้น

เกี่ยวกับผู้เขียน

James Dyke รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์เพื่อความยั่งยืน University of Southampton และ Tim Lenton ผู้อำนวยการสถาบัน Global Systems มหาวิทยาลัยเอ็กซีเตอร์

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน