Ученые: живых клеток на Земле больше, чем звезд во вселенной

Канадские ученые подсчитали, чему равно число существующих на Земле сегодня живых клеток и число клеток, когда-либо существовавших на планете. Они показали, что этот параметр близок к критическому и в скором времени планета не сможет поддерживать рост биомассы, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Current Biology.

Сколько на планете Земля живых клеток, начиная от микробов и заканчивая многоклеточными организмами, и сколько их существовало за всю историю планеты, попытались выяснить ученые под руководством Питера Крокфорда из Карлтонского университета (Оттава, Канада).

Чтобы подступиться к этому вопросу, авторы исследования проанализировали существующие работы на тему оценки числа микроорганизмов, обитающих в океане, на поверхности суши, под землей, а также клеток, входящих в состав больших организмов. Так они выяснили, что на Земле в настоящее время находится примерно 10³⁰ живых клеток, большинство которых — цианобактерии. Это примерно в триллион раз больше количества частичек песка на планете и в миллион раз больше числа звезд во вселенной.

Ключом к оценке числа клеток, когда-либо существовавших на планете, стало исследование так называемой первичной продукции—величины, характеризующей накопление органического вещества автотрофными (синтезирующими органические вещества из неорганических) организмами.

Обычно речь идет об углекислом газе, из которого организмы создают сахар и крахмалы. Эти вещества участвуют в пищевой цепочке: растения и фотосинтезирующие микробы поглощаются другими организмами, которые поедаются более крупными. Все они, умирая, поглощаются микробами и насекомыми, которые возвращают углекислый газ в атмосферу, когда дышат или умирают, завершая собой углеродный цикл.

Чтобы понять, как производство первичной продукции изменялось за геологическую историю Земли, Крокфорд с коллегами исследовал существующие работы о количестве и типах фотосинтезирующих организмах, существовавших в разные эпохи и регионы на планете, и то, сколько органики они производили. Зная, каковы темпы накопления первичной продукции в нашу эпоху, ученые смогли «обратить время спять» и подсчитать, наличие какого числа клеток в разные эпохи могло поддерживать соответствующие темпы накопления первичной продукции. В своих расчетах авторы учитывали такие факторы, как эволюцию различных форм жизни и снижение активности организмов во времена ледниковых периодов.

По словам Крокфорда, первыми фотосинтезирующими организмами на Земле были цианобактерии, появившиеся 3,4-2,5 млрд лет назад. 800-650 млн лет назад их по производству органики обошли водоросли, а 450-350 млн лет назад они по этому параметру уступили появившимся наземным растениям.

Приняв во внимание все эти расчеты, ученые пришли к выводу, что за всю историю на Земле существовало 10³⁹ — 10⁴⁰ живых клеток. За всю историю планеты эти организмы переработали весь входящий в биомассу углерод порядка ста раз. При этом, по словам ученых, число когда-либо существовавших клеток приближается к своему пределу, определяемому ресурсами планеты. «Маловероятно, что биосфера Земли когда-нибудь превысит 10⁴¹ клеток за время обитаемости планеты», — уверены ученые.

Используя свои расчеты, авторы смогли и спрогнозировать будущее земной биосферы на масштабах миллиардов лет. По мере увеличения возраста Солнца оно будет становиться ярче, а на Земле определенные геологические процессы станут уменьшать количество углекислого газа в атмосфере. Примерно через миллиард лет от нынешней эпохи углекислый газ упадет настолько, что фотосинтез нарушится, и растения начнут погибать. Температура океана вырастет настолько, что производители первичной продукции не смогут выживать, биомасса планеты начнет сокращаться, и жизнь в тех формах, которые нам знакомы сегодня, прекратит существование.