רומולו טוואני / shutterstock

ככל הנראה לעולם לא נדע כיצד התחילו החיים על כדור הארץ. אולי בבריכה שטופת שמש רדודה. או במעמקי האוקיאנוס המוחצים מיילים קילומטרים מתחת לפני השטח ליד בקיעים בקרום כדור הארץ שפיטרו מרק חם ועשיר במינרלים. אמנם יש עדויות טובות לחיים לפחות לפני 3.7 מיליארד שנה, איננו יודעים בדיוק מתי זה התחיל.

אבל אאונות חולפות אלה הניבו משהו אולי אפילו יותר מדהים: החיים נמשכו. למרות השפעות אסטרואיד מאסיביות, פעילות הר געש קטאכמית ושינוי אקלים קיצוני, החיים הצליחו לא רק להיצמד לעולמנו הסלעי אלא לשגשג.

איך זה קרה? מחקר שפרסמנו לאחרונה עם עמיתים לעבודה מגמות באקולוגיה והתפתחות מציע חלק חשוב מהתשובה, תוך הסבר חדש להשערת גאיה.

פותח על ידי מדען וממציא ג'יימס Lovelock, ומיקרוביולוג לין מרגוליס, ה השערת גאיה במקור הציע שהחיים, באמצעות האינטראקציות שלהם עם קרום כדור הארץ, האוקיינוסים והאווירה, ייצרו השפעה מייצבת על התנאים על פני כדור הארץ - בפרט על הרכב האווירה והאקלים. עם תהליך כזה של ויסות עצמי קיים, החיים הצליחו לשרוד בתנאים שהיו מחפים אותם על כוכבי לכת שאינם מווסתים.

לבלוק ניסח את השערת גאיה בזמן שעבד עבור נאס"א בשנות ה- 1960. הוא זיהה שהחיים לא היו נוסעים פסיביים בכדור הארץ. במקום זאת הוא שיפץ את כדור הארץ לעומק, יצר סלעים חדשים כמו אבן גיר, משפיעים על האטמוספרה על ידי ייצור חמצן, ומניע את מחזורי היסודות כמו חנקן, זרחן ופחמן. שינויי אקלים המיוצרים על ידי האדם, שהם במידה רבה תוצאה של שריפת דלקים מאובנים ושחרור פחמן דו חמצני, הם רק הדרך האחרונה בה החיים משפיעים על מערכת כדור הארץ.

אמנם מקובל כעת כי החיים הם כוח רב עוצמה על פני כדור הארץ, אולם השערת גאיה נותרת שנויה במחלוקת. למרות ההוכחות לכך שטמפרטורות פני השטח נותרו בטווח הנדרש למים נוזליים רחבים, למעט כמה חריגים בולטים, מדענים רבים מייחסים זאת למזל טוב. אם כדור הארץ היה יורד לחלוטין לבית קרח או לבית חם (תחשבו שמאדים או ונוס), החיים היו נכחדים ולא היינו כאן כדי לתהות כיצד הם נמשכו כל כך הרבה זמן. זו סוג של טיעון בחירה אנתרופית שאומר שאין מה להסביר.

ברור שהחיים על כדור הארץ היו בר מזל. מלכתחילה, כדור הארץ נמצא באזור המגורים - הוא מקיף את השמש במרחק שמייצר טמפרטורות שטח הנדרשות למים נוזליים. יש ביקום צורות חיים אלטרנטיביות ואולי יותר אקזוטיות, אך החיים כידוע דורשים מים. לחיים היה מזל גם להימנע מהשפעות אסטרואיד גדולות מאוד. גוש סלע גדול משמעותית מזה שהוביל למותם של הדינוזאורים לפני 66 מיליון שנה יכול היה לעקר לחלוטין את כדור הארץ.

אבל מה אם החיים היו מצליחים לדחוק למטה בצד אחד של מאזני ההון? מה אם החיים במובן מסוים יצאו את מזלם על ידי צמצום ההשפעות של הפרעות בקנה מידה פלנטרי? זה מוביל לסוגיה הבולטת המרכזית בהשערת גאיה: כיצד אמורה הסדרה עצמית פלנטרית לעבוד?

בעוד שהברירה הטבעית היא מנגנון הסבר רב עוצמה שיכול להסביר חלק ניכר מהשינוי שאנו צופים במינים לאורך זמן, חסרה לנו תיאוריה שיכולה להסביר כיצד היסודות החיים והלא-חיים של כדור הארץ מייצרים ויסות עצמי. כתוצאה מכך השערת גאיה נחשבה בדרך כלל למעניינת אך ספקולטיבית - ולא מבוסס על כל תיאוריה הניתנת לבחינה.

בחירה ליציבות

אנו חושבים שלבסוף יש לנו הסבר להשערת גאיה. המנגנון הוא "בחירה רציפה". באופן עקרוני זה פשוט מאוד. כאשר החיים מתעוררים על פני כדור הארץ הם מתחילים להשפיע על תנאים סביבתיים, וזה יכול להתארגן למצבים מייצבים הפועלים כמו תרמוסטט ונוטים להתמיד, או לערער יציבות בורחות כמו אירועי כדור שלג שכמעט כיבה את ראשית החיים המורכבים לפני יותר מ- 600 מיליון שנה.

אם היא מתייצבת, הסצנה מיועדת להתפתחות ביולוגית נוספת שתגדיר עם הזמן מחדש את מערכת האינטראקציות בין החיים לכוכב הלכת. דוגמה מפורסמת היא מקור הפוטוסינתזה המייצרת חמצן לפני כ- 3 מיליארד שנה, בעולם נטול חמצן בעבר. אם האינטראקציות החדשות הללו מתייצבות, המערכת הפלנטרית ממשיכה לווסת את עצמה. אך אינטראקציות חדשות יכולות גם לגרום לשיבושים ופידבקים בורחים. במקרה של פוטוסינתזה היא הובילה לעלייה פתאומית ברמות החמצן האטמוספרי ב "אירוע חמצון גדוללפני כ 2.3 מיליארד שנה. זו הייתה אחת התקופות הנדירות בתולדות כדור הארץ בהן השינוי בולט כל כך, עד כי ככל הנראה מחקה חלק ניכר מהביוספרה המכהנת, ובכך למעשה אתחלה מחדש של המערכת.

{youtube}3rtNO8O2TKA{/youtube} מנגנון הבחירה.

הסיכוי שהחיים והסביבה יתארגנו באופן ספונטני למצבים של ויסות עצמי עשויים להיות גדולים בהרבה ממה שהייתם מצפים. אם עובדה, בהינתן המגוון הביולוגי המספיק, יכול להיות שזה מאוד סביר. אבל יש גבול ליציבות זו. דחפו את המערכת רחוק מדי והיא עשויה לחרוג מנקודת המפנה ולהתמוטט במהירות למצב חדש ואולי פוטנציאלי מאוד שונה.

זה לא תרגיל תיאורטי גרידא, מכיוון שאנו חושבים שאנו יכולים לבדוק את התיאוריה במספר דרכים שונות. בסדר גודל הקטן ביותר שיש לערוך ניסויים במושבות חיידקים מגוונות. בקנה מידה גדול בהרבה זה היה כרוך בחיפוש אחר ביולוגיות אחרות סביב כוכבים אחרים בהם נוכל להשתמש בכדי להעריך את המספר הכולל של הביוספירות ביקום - ולכן לא רק עד כמה הסבירות שהחיים יתעוררו, אלא גם יתמידו.

הרלוונטיות של הממצאים שלנו לחששות הנוכחיים בגלל שינויי האקלים לא חמקה מאיתנו. כל מה שבני האדם יעשו החיים ימשיך בדרך זו או אחרת. אבל אם אנו ממשיכים לפלוט גזי חממה וכך נשנה את האווירה, אנו מסתכנים בייצור שינויים אקלימיים מסוכנים וייתכן בורחים. זה עשוי בסופו של דבר לעצור את התרבות האנושית שתשפיע על האווירה, ולו רק מכיוון שלא תישאר עוד תרבות אנושית.

ויסות עצמי של גאאן עשוי להיות יעיל מאוד. אבל אין שום עדות לכך שהיא מעדיפה צורת חיים אחת על פני אחרת. אינספור מינים צצו ואז נעלמו מכדור הארץ במהלך 3.7 מיליארד השנים האחרונות. אין לנו סיבה לחשוב כך הומו סאפיינס הם שונים זה מזה.

על המחבר

ג'יימס דייק, פרופסור חבר למדעי הקיימות, אוניברסיטת סאות'המפטון וטים לנטון, מנהל המכון הגלובלי למערכות, אוניברסיטת אקסטר

מאמר זה פורסם במקור ב שיחה. קרא את מאמר מקורי.

ספרים קשורים

at InnerSelf Market ואמזון