Představte si, že by člověk před 3,8 miliardami let, kdy vznikl život, spadl do prvotní polévky.Neměl by se čím živit.Na zemi nebyly žádné rostliny, žádná zvířata a ještě méně kyslíku.Musel by mít velké štěstí, aby přežil s pouhými 1600 kaloriemi denně a pil vodu z rybníka nebo moře.Jak jsme tedy získali koncentrované zdroje energie (tj. potravu) pěstováním.Jak porazit planetu, která dokáže uživit miliardy lidských bytostí s velkým mozkem, teplokrevností a vzpřímeným držením těla?
V nové mimořádné eseji "Energetické expanze evoluce", která byla publikována v časopise Příroda Ekologie a evoluce , Olivia Judsonová ukazuje teorii postupných energetických posunů, jejímž cílem je vysvětlit, jak se na naší planetě vytvořila tak rozmanitá prostředí, která podporují tak bohatou škálu života, od sinic přes sedmikrásky až po člověka.
Judson rozděluje historii života na Zemi do pěti energetických epoch, což je nové schéma, které v učebnicích geologie nebo biologie nenajdete. V pořadí by to byly tyto epochy: geochemická energie, sluneční světlo, kyslík, maso a oheň. Každá epocha představuje vznik nového zdroje energie, který se shoduje s novými organismy schopnými je využívat a měnit okolní prostředí.Judson to nazývá "postupným budováním životního systému na planetě".
Klíčové události během vývoje energetických expanzí na Zemi. (i) Vznik života; začíná geochemická epocha. (ii) Anoxygenní fotosyntéza: začátek druhé energetické epochy, sluneční světlo. (iii) Vznik sinic. (iv) Optimální oxidační událost: třetí energetická epocha, kyslík. (v) Objevují se fosilie pravděpodobných eukaryot. (vi) Objevují se fosilie červených řas. (vii) Objevují se fosilie červených řas.Počátek čtvrté energetické epochy, masa. viii) cévnaté rostliny kolonizují zemi. na zemi se objevuje oheň. konečně pahýly dřeva na pálení ukazují na počátek páté energetické epochy, ohně. data i) - iii) jsou velmi nejistá. neboť i) má nejranější datum, pro které existují konzistentní důkazy o životě. ii) má nejranější datum, pro které existují důkazy oV bodě (iii) je uvedeno datum, které je v současnosti podloženo fosilními důkazy o přítomnosti sinic. Škrábance představují intervaly 25 milionů let. Obrázek nakreslil F. Zsolnai.
V době geochemická energie Před 3,7 miliardami let se první živé organismy živily molekulami, jako je vodík a metan, které vznikaly reakcí mezi vodou a horninami. Energii izolovaly z chemických vazeb. To nebylo příliš efektivní - produktivita biosféry byla totiž přibližně tisíckrát až milionkrát nižší než dnes.
A sluneční světlo Když se konečně vyvinuli mikrobi, kteří se dokážou živit slunečním světlem, produktivita a rozmanitost biosféry se stabilizovala. zvláštní druh bakterií, nazývaný sinice, našel způsob, jak přeměnit sluneční energii na kyslík (O 2 ) jako vedlejší produkt, což však mělo hluboké důsledky: planeta získalaozonové vrstvy (O 3 ), která blokuje ultrafialové (UV) záření, objevily se nové minerály z kyslíkových reakcí a atmosféra plná vysoce reaktivního O 2.
Nyní se přesuňme do doby kyslík Nové organismy si vyvinuly enzymy, díky nimž jsou odolné vůči kyslíku. Mají také řadu výhod: protože kyslík je velmi reaktivní, je jejich metabolismus mnohem účinnější. Za určitých podmínek mohou tyto organismy získat z jedné molekuly glukózy v přítomnosti kyslíku 16krát více energie než bez něj.
S větším množstvím energie můžete mít mnohem více pohybu, a tak v době maso Mohli létat, plavat a běhat, aby ulovili kořist. "Maso" je koncentrovaný zdroj energie, bohatý na tuky, bílkoviny a uhlík.
Takže určitý druh živočichů - ti z rodu Homo - objevily požár Oheň nám umožňuje vařit, což nám možná umožnilo získat z potravy více živin. Umožňuje nám také kovat kovové nástroje, díky čemuž šetříme pracovní sílu, vytvářet hnojiva pomocí Haber-Boschovy syntézy, vyrábět potraviny ve velkém průmyslovém měřítku a také spalovat fosilní paliva na energii.
Toto je pouze stručné shrnutí, ale doporučuji vám přečíst si celý článek. Je velmi čtivý, přestože byl publikován ve vědeckém časopise. Judsonová je profesionální spisovatelka; je autorkou bestselleru Sexuální rady Dr. Tatiany pro celé stvoření a nedávno recenzoval knihu o chobotnicích pro časopis Na stránkách Atlantic .
Kromě skvělého tématu je esej plná drobných postřehů, které vás donutí upravit si polohu na židli a trochu víc se zamyslet. (Mojí oblíbenou částí je popis toho, jak viry fungují jako "původci smrti" a jak významnou roli sehrály v evoluci prvních mikrobů.) "Myslím, že každý článek, který dokáže vyvolat takovou reakci, bez ohledu na oborstudie, je skvělá, říká Noah Fierer , mikrobiolog z Coloradské univerzity, který článek rovněž označil za "povinnou četbu" pro studenty mikrobiologie.
Esej je zkrácenou a počeštěnou verzí knihy, kterou Judsonová napsala před deseti lety. Když jsem se Judsonové zeptala na její knihu, odpověděla mi tímto e-mailem, v němž popisuje proces vzniku díla:
"Zkoušel jsem to několik let. psal jsem fragmenty. přečetl jsem několik článků, sbíral další a další příklady. platil jsem si výlety za pozorováním skalních útvarů a bakteriálních kolonií. otravoval jsem lidi otázkami. (Mnohé z nich byly naprosto podivné, ale velmi velkorysé.) otravoval jsem své přátele. zkoušel jsem a zkoušel. najal jsem si technika. psal jsem další fragmenty. až jednoho dne,Měl jsem okamžik kaleidoskopu: Materiál se mi najednou v mysli uspořádal a vytvořil nový obraz. Stalo se to poté, co jsem měl přednášku v jednom institutu ve Francii. Později téhož dne jsem mluvil s přítelem... a najednou se mi v mysli objevil tento vzorec energetických expanzí. A pak jsem věděl, jak knihu uspořádat."
"Hnána pocitem 'heuréky'," řekla Judsonová, se pak rozhodla své myšlenky uvést do vědecké literatury. Recenzní řízení ji také spojilo s dalšími podobně smýšlejícími lidmi. "Bylo pro mě příjemným překvapením, když jsem se dozvěděla, že jsme našli dalšího vědce s podobnými myšlenkami," řekl Timothy Lenton , vědec zabývající se systémy Země naLenton pak pro časopis přepracoval svou esej a napsal také o energetických revolucích.
Lynn Rothschildová , astrobioložka z NASA Ames, řekla: "Byla to jedna z těch studií, kdy bych si sakra přála, abych ji napsala já." Judsonová nakonec spekuluje, že i na jiných planetách se mohly vyvinout jiné "životní systémy" prostřednictvím série energetických expanzí.Pokud chceme hledat formy života, neměli bychom hledat jen na planetách, jako je současná Země - k čemuž Rothschildová přichází."Když lidé mluví o hledání života na planetě podobné Zemi, tvrdí, že musí mít kyslík, a já říkám: 'Zbláznili jste se?'" říká. "Kdybyste se podívali na Zemi před miliardami let, neviděli byste žádné známky kyslíku."
Vývoj života na Zemi v průběhu miliard let nám tedy může poskytnout představu o tom, jak najít méně složité formy života, než je ten náš. Jak by ale vypadala planeta, která prošla mnohem více energetickými expanzemi než Země? Jinými slovy, jak bude vypadat další energetická expanze Země?
Jedním ze způsobů, jak si tuto otázku položit, je položit si otázku, co by mohlo předznamenat příští energetickou epochu a jak by se to podepsalo na životním prostředí. Jiným způsobem je otázka, jaký bude v tomto období život - jak formy života, které by mohly vyhynout, tak ty, které by se případně staly možnými. Koneckonců trvalo miliardy let a několik energetických expanzí, než bylo možné, aby bytosti mohly existovat.Lidé dýchající aerobně, živící se masem a ohněm [ The Atlantic]
