چگونه انقراض های دسته جمعی می توانند به دانشمندان در یافتن حیات بیگانه پیچیده کمک کنند

این وقایع یا می توانند یک فاجعه باشند یا بهترین اتفاقی که برای سیاره ما افتاده است، بسته به اینکه شما از چه دیدگاهی استفاده می کنید.

در طول تاریخ ۴.۵ میلیارد ساله خود، زمین انقراض های دسته جمعی متعددی را متحمل شده است که هر یک بیش از سه چهارم گونه های سیاره را از بین برده و تنوع زیستی آن را به شدت کاهش داده است. این انقباضات در تنوع زیستی کلی زمین می‌تواند توسط فرآیندهای غیرزنده، مانند فوران‌های آتشفشانی یا برخورد سیارک‌ها، و فرآیندهای زنده، مانند تغییر شیمی جوی زمین توسط ارگانیسم‌ها، ایجاد شود.

با این حال زندگی اغلب به عقب باز می گردد. در واقع، در درازمدت، زندگی روی زمین به‌رغم این شکست‌های منظم، به سمت اشکال پیچیده‌تر و سازماندهی اکولوژیکی گرایش پیدا کرده است.

دوره های استرس و انقراض انبوه ناشی از آن یک تهدید وجودی برای زندگی به عنوان یک کل در این سیاره است. با این حال، در مقاله‌ای که در ماه مه در پایگاه داده پیش‌چاپ arXiv منتشر شد، محققان این موضوع را مطرح کردند که در دراز مدت، تغییرات شدید در محیط زیست زمین فرصت‌هایی برای اکتشافات تکاملی ایجاد می‌کند و تمایل به ایجاد تنوع زیستی بیشتر و حالت‌های پرجمعیت و پایدار در میان گونه‌های زنده‌مانده دارد. در مقایسه با دوره های آرام تر نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که در مقیاس‌های ده‌ها میلیون تا صدها میلیون سال، زندگی در کل ممکن است به دلیل این رویدادها انعطاف‌پذیرتر شود.

آرون نیکلسون، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه اکستر در بریتانیا و یکی از نویسندگان این کتاب، در مقاله ای می‌گوید: این رویدادها می‌توانند یک فاجعه یا بهترین اتفاقی باشند که برای سیاره ما رخ داده است، بسته به این که شما از چه دیدگاهی استفاده می‌کنید.

تاریخچه حیات روی زمین

در مقاله جدید، نویسندگان آنچه را که به عنوان دیدگاه «گایان» از زندگی و رابطه آن با زمین شناخته می شود، اتخاذ می کنند. این تئوری پیشنهاد می‌کند که حیات با فرآیندهای غیرزنده روی زمین، مانند چرخه کربن، تعامل دارد و آن‌ها را تغییر می‌دهد تا شرایط را برای زندگی در کل سیاره حفظ کند – و حتی بهبود بخشد. یک قیاس برای این رابطه این است که چگونه بدن ما هموستاز را برای تنظیم متغیرهای فیزیولوژیکی که برای بقای ما ضروری هستند، مانند دمای بدن و سطح گلوکز خون، حفظ می کند.

به این ترتیب، به نظر می‌رسد که زندگی فرآیندهای فیزیکی روی زمین را به عنوان هدف حفظ شرایطی که برای زندگی مساعد است در سیاره زمین تنظیم می‌کند – اگر بخواهید هموستاز سیاره‌ای.

با این حال، یک مشکل بالقوه مهم برای این دیدگاه این است که زندگی همیشه شرایطی را ایجاد نمی کند که برای زندگی به عنوان یک کل مفید باشد. به عنوان مثال، رویداد بزرگ اکسیداسیون را در نظر بگیرید که زمانی بین ۲.۴ تا ۲.۱ میلیارد سال پیش رخ داد. این رویداد که ناشی از تکامل سیانوباکتری‌های فتوسنتزی بود که سطوح بی‌سابقه‌ای از اکسیژن را به جو اولیه زمین پمپاژ کرد، شیمی سطح سیاره ما را به شدت تغییر داد.

نیکلسون می‌گوید: «در آن زمان، شوک بزرگی برای اکثر موجودات زنده روی کره زمین بود، زیرا اکسیژن به دلیل واکنش‌پذیری می‌تواند بسیار سمی باشد، اما به همین دلیل برای ما مفید است.»

در آن دوران، تعداد زیادی از گونه‌های بی‌هوازی سازگار – آنهایی که نمی‌توانستند محیط پر اکسیژن را تحمل کنند – منقرض شدند. نیکلسون می‌گوید: «اقیانوس‌های عمیق در این نقطه اکسید نشده‌اند و احتمالاً به حیاتی پناه داده‌اند که به اکسیژن عادت نکرده است». اگر زندگی، طبق دیدگاه گایان، به منظور ایجاد شرایطی است که برای زیست‌پذیری کلی زمین مطلوب است، چرا عنصری را به صورت انبوه تولید کنیم که برای بیشتر حیات سمی است؟

در مقاله خود، نویسندگان خاطرنشان کردند که اگرچه این ممکن است در کوتاه مدت یک مشکل برای زندگی باشد، اما این دوره از استرس خود تحمیلی نیز می تواند تاب آوری زندگی را در دراز مدت افزایش دهد. این به این دلیل است که تکامل زندگی یوکاریوتی و چند سلولی با غلظت‌های بالاتر اکسیژن امکان‌پذیر شد، که اجازه می‌داد تنفس هوازی غالب شود و انرژی بسیار بیشتری برای زندگی در دسترس داشته باشد.

زندگی همچنین پس از دوره‌های استرس بعدی، مانند زمانی که زمین تحت رویدادهای یخبندان انبوه قرار گرفت که در آن سیاره تقریباً به طور کامل پوشیده از برف بود، دوباره بازگشت.

نیکلسون گفت: «ما دوره‌هایی داشتیم که زمین در دوران پروتروزوییک (۲.۵ میلیارد تا ۵۴۱ میلیون سال پیش) یخ زده بود، یک محیط شدید، اما حیات زنده ماند. ‘و خیلی زود پس از آخرین یخبندان کامل است که ما انفجار کامبرین را داریم، جایی که زندگی متنوع شده و موجوداتی که شبیه ما هستند شروع به ظهور می کنند.’

همه اینها یک سوال را ایجاد می کند: آیا این دوره های استرس راه را برای انعطاف پذیرتر و پیچیده تر شدن زندگی هموار می کند؟

نیکلسون می‌گوید: از آنجایی که زندگی همیشه بر اساس آنچه قبلاً بوده است ساخته می‌شود، اگر زندگی به طور کامل منقرض نشود، می‌بینیم که سیستم به سمت پیچیدگی گرایش پیدا می‌کند. حتی اگر جمعیت کل موجودات در طول یک رویداد انقراض کاهش یابد، هر حیاتی که باقی مانده است، همچنان دارای نوآوری های تکاملی، متابولیسم ها و ساختارهایی است که قبلا ایجاد شده بود. اگر پس از آن ظرفیت حمل حیات باز شود – مثلاً پس از ذوب شدن یک گلوله برفی زمین – آنگاه زندگی می‌تواند بر اساس نوآوری‌های قبلی خود، تنوع و جمعیت بیشتری از موجودات را ایجاد کند.

نیکلسون گفت: بله، دوره‌هایی از تحولات وجود داشته است، اما ما بدون آن‌ها اینجا نبودیم.

حالا این برای ما چه معنایی دارد؟

فعالیت‌های انسانی – از طریق انتشار گازهای گلخانه‌ای به جو و تخریب محیط‌های با تنوع زیستی بسیار بالا، مانند صخره‌های مرجانی و جنگل‌های بارانی – نمونه‌ای مدرن از سیستم‌های زنده‌ای است که بر بیوسفر کلی زمین فشار وارد می‌کنند.

بنابراین، ممکن است وسوسه انگیز باشد که این استدلال را برای بحران تنوع زیستی کنونی به عنوان راهی برای کاهش مسئولیت خود به کار ببریم – بالاخره زندگی در دراز مدت زنده خواهد ماند. ممکن است اینطور باشد، اما تقریباً مطمئناً خبر بدی برای ما و گونه‌هایی که در سیاره با آن‌ها اشتراک داریم خواهد بود.

این دوره های استرس اغلب شامل فروپاشی گونه های ‘کیستون’ در اکوسیستم جهانی است. ما فقط باید به فروپاشی دایناسورها ناشی از سیارک نگاه کنیم تا ببینیم آشفتگی‌های بزرگ در محیط زمین چه تأثیری بر این گونه‌های کلیدی می‌گذارد. برقراری مجدد تنوع زیستی پس از چنین رویدادهایی نیز در طول ده‌ها میلیون تا صدها میلیون سال اتفاق می‌افتد) – مقیاس‌های زمانی که زمان کوتاهی که انسان‌های خردمند وجود داشته‌اند را کوچک‌تر می‌کند.

نیکلسون می‌گوید: «نکته اصلی برای ما این است که ما همین الان را دوست داریم. ما گونه‌ای هستیم که در شرایط بسیار خاص تکامل یافته‌ایم. ما به زیست کره‌ای نیاز داریم که از ما حمایت کند.»

این برای زندگی پیچیده در جهان چه معنایی دارد؟

اگر دوره‌های استرس بر زندگی به عنوان یک کل، روند افزایش پیچیدگی را در درازمدت تسهیل می‌کند، این امر پیامدهای جالبی برای جستجوی ما برای زندگی بیگانه دارد.

نوآوری کند تکاملی را در طول ‘میلیارد خسته کننده‘ در نظر بگیرید – یک دوره تقریباً میلیارد ساله، از حدود ۱.۸ میلیارد تا ۸۰۰ میلیون سال پیش، زمانی که سوابق فسیلی نشان می دهد که دما و شرایط شیمیایی روی زمین نسبتاً ثابت مانده است. با این حال، نوآوری تکاملی – و همراه با آن، توانایی زندگی برای اتخاذ ترتیبات پیچیده تر – به بن بست نسبی رسید.

نیکلسون گفت، اگر نوآوری و پیچیدگی تکاملی در چنین حالت‌های پایداری متوقف شود، ممکن است منطقی باشد که برای یافتن حیات پیچیده، سیارات یا قمرهایی را جستجو کنیم که ممکن است تحت دوره‌های استرس قرار گیرند.

او توضیح داد: سیاراتی که تحت دوره‌های استرس قرار می‌گیرند ممکن است مکان‌هایی برای میزبانی حیات پیچیده باشند، زیرا زیست‌کره‌ها فرصت بیشتری برای جابجایی و انطباق داشتند – یعنی مگر اینکه کاملاً منقرض شوند.

خوشبختانه برای ما، تعادل ظریف بین دوره‌های استرس و منظم بودن و شدت آن باعث شده است که زندگی در تقریباً هر بخش اکولوژیکی روی کره زمین متنوع شود و موجودات پیچیده‌ای مانند گونه‌های ما ظهور کنند. شاید، اگر می‌خواهیم زندگی پیچیده دیگری پیدا کنیم، نباید به دنبال یک واحه آرام باشیم که در آن هیچ چیز تغییر نمی‌کند، بلکه باید به دنبال مکانی باشیم که زندگی باید با هر آنچه که جهان به سوی آن می‌فرستد، سازگار شود، بیاموزد و بر آن غلبه کند. آنچه که زندگی را نمی کشد، همانطور که نیکلسون و نویسندگان همکارش پیشنهاد می کنند، ممکن است آن را قوی تر کند.