Kuvittele, että ihminen putosi alkukeittoon 3,8 miljardia vuotta sitten, kun elämä alkoi.Hänellä ei olisi ollut mitään ravintoa.Maapallolla ei ollut kasveja, ei eläimiä ja vielä vähemmän happea.Hänen täytyisi olla hyvin onnekas selviytyäkseen vain 1600 kalorilla päivässä ja juodakseen lampi- tai merivettä.Miten siis saimme keskittyneitä energialähteitä (eli ruokaa) kasvattamallaMiten voitamme planeetan, joka voi elättää miljardeja ihmisiä, joilla on suuret aivot, lämminveriset ja pystyasento?
"The Energy Expansions of Evolution", poikkeuksellinen uusi essee, joka on julkaistu lehdessä "The Energy Expansions of Evolution". Luonto Ekologia ja evoluutio Olivia Judson esittelee teorian peräkkäisistä energiasiirtymistä, jonka tarkoituksena on selittää, miten planeetallamme on syntynyt niin monenlaisia ympäristöjä, jotka tukevat niin monipuolista elämää syanobakteereista päivänkakkaroihin ja ihmisiin.
Judson jakaa elämän historian maapallolla viiteen energia-aikakauteen, mikä on uusi järjestelmä, jota ei löydy geologian tai biologian kirjoista. Järjestyksessä aikakaudet ovat: geokemiallinen energia, auringonvalo, happi, liha ja tuli. Kukin aikakausi edustaa uuden energialähteen ilmaantumista, joka osuu samaan aikaan uusien organismien kanssa, jotka pystyvät hyödyntämään niitä ja muuttamaan ympäristöä ympärillään. LähteetJudson kutsuu tätä "elämänjärjestelmän asteittaiseksi rakentamiseksi planeetalle".
Keskeiset tapahtumat maapallon energiaepookkien evoluution aikana. i) Elämä syntyy; geokemiallinen aikakausi alkaa. ii) Anoksigeeninen fotosynteesi: toisen energiaepookin alku, auringonvalo. iii) Syanobakteerien syntyminen. iv) Optimaalinen hapettumistapahtuma: kolmas energiaepookki, happi. v) Todennäköisten eukaryoottien fossiilit ilmestyvät. vi) Punalevien fossiilit ilmestyvät. vii)Neljännen energiaepookin, lihan, alku. viii) verisuonikasvit kolonisoivat maapallon. tuli ilmestyy maapallolle. lopuksi polttopuun kannot osoittavat viidennen energiaepookin, tulen, alkua. i)-iii) päivämäärät ovat hyvin epävarmoja. sillä i) on varhaisin päivämäärä, josta on johdonmukaisia todisteita elämästä. ii) on varhaisin päivämäärä, josta on todisteita elämästä. ii) on varhaisin päivämäärä, josta on todisteitafotosynteesi. Kohdassa (iii) on päivämäärä, jota fossiiliset todisteet syanobakteerien esiintymisestä tällä hetkellä tukevat. Raaputusmerkit edustavat 25 miljoonan vuoden välejä. Kuva: F. Zsolnai.
Kun geokemiallinen energia 3,7 miljardia vuotta sitten ensimmäiset elävät organismit saivat ravintonsa molekyyleistä, kuten vedystä ja metaanista, jotka muodostuivat veden ja kiviaineksen välisestä reaktiosta. Ne eristivät energiaa kemiallisista sidoksista. Tämä ei ollut kovin tehokasta, sillä biosfäärin tuottavuus oli noin tuhannesta miljoonaan kertaa pienempi kuin nykyään.
A auringonvalo Kun lopulta kehittyi mikrobeja, jotka pystyvät syömään auringonvaloa, biosfäärin tuottavuus ja monimuotoisuus vakiintuivat. Tietynlainen bakteerityyppi, syanobakteerit, löysi tavan muuntaa aurinkoenergiaa sivutuotteena hapeksi (O 2 ), mutta sillä oli syvälliset seuraukset: planeetalle tuliultraviolettisäteilyä (UV-säteilyä) estävästä otsonikerroksesta (O 3 ), happireaktioista syntyvistä uusista mineraaleista ja ilmakehästä, joka on täynnä erittäin reaktiivista O 2 :ta.
Siirrytäänpä seuraavaan aikaan happi Uudet organismit ovat kehittäneet entsyymejä, jotka tekevät niistä hapenkestäviä. Niillä on myös useita etuja: koska happi on hyvin reaktiivista, niiden aineenvaihdunta on paljon tehokkaampaa. Joissakin olosuhteissa nämä organismit voivat saada yhdestä glukoosimolekyylistä 16 kertaa enemmän energiaa hapen läsnä ollessa kuin ilman happea.
Enemmän energiaa, voit olla paljon enemmän liikettä ja niin, kun aika on liha Ne pystyivät lentämään, uimaan ja juoksemaan saadakseen saaliinsa kiinni. "Liha" on tiivis energianlähde, jossa on runsaasti rasvaa, proteiineja ja hiiltä.
Tietynlainen eläinlaji - eläimet, jotka kuuluvat sukuun Homo - ovat löytäneet tulipalo Tulen avulla voimme valmistaa ruokaa, mikä on saattanut auttaa meitä saamaan enemmän ravintoaineita ruoasta, takoa metallityökaluja, mikä säästää työvoimaa, luoda lannoitteita Haber-Boschin synteesin avulla, tuottaa ruokaa suurissa teollisissa mittakaavoissa ja polttaa fossiilisia polttoaineita energiaksi.
Tämä on vain lyhyt yhteenveto, mutta kehotan teitä lukemaan koko artikkelin. Se on erittäin luettava, vaikka se on julkaistu tieteellisessä lehdessä. Judson on ammattikirjailija; hän on kirjoittanut bestsellerin Tohtori Tatianan seksineuvoja koko luomakunnalle ja arvosteli hiljattain mustekaloja käsittelevän kirjan kirjassa The Atlantic .
Hienon aiheen lisäksi essee on täynnä pieniä oivalluksia, jotka saavat sinut säätämään asentoasi tuolissasi ja ajattelemaan hieman tarkemmin. (Suosikkini on kuvaus siitä, miten virukset toimivat "kuoleman tekijöinä" ja miten niillä oli merkittävä rooli ensimmäisten mikrobien evoluutiossa.) "Mielestäni kaikki artikkelit, jotka voivat herättää tämän reaktion, riippumatta siitä, mikä on niiden aihepiiri.Tutkimus on hieno, sanoo Noah Fierer , Coloradon yliopiston mikrobiologi, joka myös kutsui artikkelia mikrobiologian opiskelijoiden "pakolliseksi luettavaksi".
Essee on tiivistetty ja hiottu versio kirjasta, jonka Judson oli kirjoittanut kymmenen vuotta sitten. Kun kysyin Judsonilta hänen kirjastaan, hän vastasi tällä sähköpostilla, jossa hän kuvailee teoksen syntyprosessia:
"Yritin useita vuosia. Kirjoitin fragmentteja. Luin useita artikkeleita, keräsin lisää ja lisää esimerkkejä. Maksoin matkoja kalliomuodostelmien ja bakteeriyhdyskuntien havainnointiin. Tuskailin ihmisiä kysymyksillä. (Monet näistä olivat täysin outoja, mutta hyvin antelias.) Tuskailin ystäviäni. Yritin ja yritin. Palkkasin teknikon. Kirjoitin lisää fragmentteja. Kunnes eräänä päivänä,Minulla oli kaleidoskooppihetki: Materiaali järjestäytyi yhtäkkiä mielessäni ja loi uuden kuvan. Tämä tapahtui sen jälkeen, kun olin pitänyt luennon eräässä instituutissa Ranskassa. Myöhemmin samana päivänä puhuin ystäväni kanssa... ja yhtäkkiä tämä energian laajenemisen kuvio tuli mieleeni. Ja sitten tiesin, miten järjestellä kirjaa."
"Heurekan tunteen ohjaamana", Judson sanoi, hän päätti sitten julkaista ajatuksensa tieteellisessä kirjallisuudessa. Vertaisarviointiprosessi yhdisti hänet myös muihin samanhenkisiin ihmisiin. "Oli miellyttävä yllätys, kun kuulin, että olimme löytäneet toisen tiedemiehen, jolla oli samanlaisia ajatuksia", sanoi Timothy Lenton , maapallon järjestelmien tutkija yliopistossaExeterin yliopisto. Lenton tarkisti sitten esseensä lehteä varten ja kirjoitti myös energiavallankumouksista.
Lynn Rothschild , astrobiologi NASA Amesissa, sanoi: "Se oli yksi niistä tutkimuksista, joissa, hitto, kunpa olisin kirjoittanut sen." Lopulta Judson spekuloi, että muut "elämänjärjestelmät" ovat saattaneet kehittyä myös muilla planeetoilla energian laajenemisen kautta.Jos haluamme etsiä elämänmuotoja, meidän ei pitäisi etsiä vain nykyisen maapallon kaltaisilta planeetoilta, kuten Rothschild sanoo."Kun ihmiset puhuvat elämän etsimisestä maapallon kaltaiselta planeetalta, he väittävät, että siellä on oltava happea, ja minä sanon: 'Oletko hullu?'", hän sanoo. "Jos maapalloa katsottaisiin miljardeja vuosia sitten, siellä ei näkyisi mitään merkkejä hapesta." "Se ei ole mahdollista."
Elämän kehittyminen maapallolla miljardien vuosien aikana voi siis antaa meille käsityksen siitä, miten löydämme meitä vähemmän monimutkaisia elämänmuotoja. Mutta miltä näyttäisi planeetta, joka on kokenut paljon enemmän energia-avauksia kuin maapallo? Toisin sanoen, miltä maapallon seuraava energia-avaus näyttää?
Yksi tapa kysyä tätä kysymystä on kysyä, mitä seuraavalla energiaepookilla käynnistettäisiin ja miten se jättäisi jälkensä ympäristöön. Toinen tapa on kysyä, millaista elämä on tuona ajanjaksona - sekä elämänmuodot, jotka saattavat kuolla sukupuuttoon, että ne, jotka lopulta tulisivat mahdollisiksi. Loppujen lopuksi tarvittiin miljardeja vuosia ja useita energiaekspansioita, jotta olioiden olemassaolo olisi mahdollista.Aerobisesti hengittävät, lihaa syövät, tulta heiluttavat ihmiset [ The Atlantic]
