Tutti gli organismi sono costituiti da cellule viventi. Sebbene sia difficile individuare esattamente quando iniziarono ad esistere le prime cellule, le migliori stime dei geologi suggeriscono che risalgano almeno a 3,8 miliardi di anni fa. Ma quanta vita ha abitato questo pianeta fin dalla prima cellula sulla Terra? E quanta vita esisterà mai sulla Terra? In un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Current Biology, ricercatori del Weizmann Institute of Science e dello Smith College hanno affrontato queste grandi domande.
Carbonio sulla Terra
Ogni anno, attraverso la cosiddetta produzione primaria, vengono assorbiti circa 200 miliardi di tonnellate di carbonio. Durante la produzione primaria, il carbonio inorganico – come l’anidride carbonica nell’atmosfera e il bicarbonato nell’oceano – viene utilizzato per produrre energia e per costruire le molecole organiche di cui la vita ha bisogno. Oggi, il contributo più notevole a questo sforzo è la fotosintesi ossigenica, dove la luce solare e l’acqua sono ingredienti chiave.
Tuttavia, per i ricercatori decifrare i tassi passati di produzione primaria è stato un compito impegnativo. Invece di una macchina del tempo, gli scienziati si affidano agli indizi lasciati nelle antiche rocce sedimentarie per ricostruire gli ambienti passati. Nel caso della produzione primaria, la composizione isotopica dell’ossigeno sotto forma di solfato negli antichi giacimenti salini consente di effettuare tali stime.
Nello studio, i ricercatori hanno raccolto tutte le stime precedenti della produzione primaria antica derivate attraverso il metodo illustrato sopra, così come molte altre. I ricercatori sono stati in grado di stimare che 100 quintilioni (o 100 miliardi di miliardi) di tonnellate di carbonio siano passate attraverso la produzione primaria dall’origine della vita.
Grandi numeri come questo sono difficili da immaginare; 100 quintilioni di tonnellate di carbonio rappresentano circa 100 volte la quantità di carbonio contenuta nella Terra.
Produzione primaria
Oggi, la produzione primaria è ottenuta principalmente da piante terrestri e microrganismi marini come alghe e cianobatteri. In passato, la proporzione di questi maggiori contribuenti era molto diversa; nel caso della storia più antica della Terra, la produzione primaria era condotta principalmente da un gruppo completamente diverso di organismi che non si affidavano alla fotosintesi ossigenica per sopravvivere. Una combinazione di diverse tecniche è stata in grado di dare un’idea di quando i diversi produttori primari erano più attivi nel passato della Terra. Esempi di tali tecniche includono l’identificazione delle foreste più antiche o l’utilizzo di fossili molecolari chiamati biomarcatori.
Nello studio, i ricercatori hanno utilizzato queste informazioni per esplorare quali organismi hanno contribuito maggiormente alla produzione primaria storica della Terra. Hanno scoperto che, nonostante siano arrivate in ritardo sulla scena, le piante terrestri hanno probabilmente contribuito maggiormente. Tuttavia, è anche molto plausibile che i cianobatteri abbiano contribuito di più.
Vita totale
Determinando la quantità di produzione primaria mai avvenuta e identificando quali organismi ne sono stati responsabili, gli autori dello studio sono stati anche in grado di stimare quanta vita sia mai esistita sulla Terra. Oggi, si potrebbe essere in grado di stimare quanti esseri umani esistono in base alla quantità di cibo consumato. Allo stesso modo, i ricercatori sono stati in grado di calibrare il rapporto tra la produzione primaria e il numero di cellule esistenti nell’ambiente moderno.
Nonostante la grande variabilità nel numero di cellule per organismo e nelle dimensioni delle diverse cellule, tali complicazioni diventano secondarie poiché i microbi unicellulari dominano le popolazioni cellulari globali. Alla fine, i ricercatori sono stati in grado di stimare che oggi esistano circa 1030 cellule e che sulla Terra siano mai esistite tra 1039 e 1040 cellule.
Quanta vita avrà mai la Terra?
Salvo spostare la Terra nell’orbita di una stella più giovane, la durata della biosfera terrestre è limitata. Questo è una conseguenza del ciclo di vita delle nostre stelle. Dalla sua nascita, il Sole è diventato lentamente più luminoso negli ultimi quattro miliardi e mezzo di anni poiché l’idrogeno è stato convertito in elio nel suo nucleo. In un lontano futuro, a circa due miliardi di anni da oggi, tutte le difese biogeochimiche che mantengono la Terra abitabile saranno spinte oltre i loro limiti. In primo luogo, le piante terrestri moriranno, poi alla fine gli oceani ribolliranno e la Terra tornerà ad essere un pianeta roccioso in gran parte senza vita com’era nella sua fase iniziale.
Ma fino ad allora, quanta vita ospiterà la Terra nel corso della sua intera vita abitabile? Proiettando in avanti i nostri attuali livelli di produttività primaria, gli autori dello studio hanno stimato che circa 1040 cellule occuperanno la Terra.
