Peter Crockford, Professor Assistente, Ciências da Terra, Universidade Carleton.

Todos os organismos são feitos de células vivas. Embora seja difícil identificar exatamente quando as primeiras células surgiram, as melhores estimativas dos geólogos sugerem que isso tenha ocorrido há pelo menos 3,8 bilhões de anos. Mas quanta vida habitou este planeta desde a primeira célula na Terra? E quanta vida ainda existirá na Terra?

Em nosso novo estudo, publicado na revista Current Biology, meus colegas do Weizmann Institute of Science e do Smith College e eu analisamos essas grandes questões.

Carbono na Terra

Todos os anos, cerca de 200 bilhões de toneladas de carbono são absorvidas por meio do que é conhecido como produção primária. Durante a produção primária, o carbono inorgânico – como o dióxido de carbono na atmosfera e o bicarbonato no oceano – é usado para obter energia e para construir as moléculas orgânicas de que a vida precisa.

Atualmente, o contribuinte mais notável para esse esforço é a fotossíntese oxigenada, em que a luz solar e a água são os principais ingredientes. Entretanto, decifrar as taxas passadas de produção primária tem sido uma tarefa desafiadora. Em vez de uma máquina do tempo, cientistas como eu confiam em pistas deixadas em rochas sedimentares antigas para reconstruir ambientes passados.

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No caso da produção primária, a composição isotópica do oxigênio na forma de sulfato em depósitos de sal antigos permite que essas estimativas sejam feitas.

Em nosso estudo, compilamos todas as estimativas anteriores de produção primária antiga derivadas do método acima, bem como de muitos outros. O resultado desse censo de produtividade foi que conseguimos estimar que 100 quintilhões (ou 100 bilhões de bilhões) de toneladas de carbono passaram pela produção primária desde a origem da vida.

Números grandes como esse são difíceis de imaginar; 100 quintilhões de toneladas de carbono são cerca de 100 vezes a quantidade de carbono contida na Terra, um feito bastante impressionante para os produtores primários da Terra.

Produção primária

Atualmente, a produção primária é realizada principalmente por plantas terrestres e microrganismos marinhos, como algas e cianobactérias. No passado, a proporção desses principais contribuintes era muito diferente; no caso da história mais antiga da Terra, a produção primária era conduzida principalmente por um grupo totalmente diferente de organismos que não dependem da fotossíntese oxigenada para se manterem vivos.

Uma combinação de diferentes técnicas foi capaz de dar uma ideia de quando os diferentes produtores primários eram mais ativos no passado da Terra. Exemplos de tais técnicas incluem a identificação das florestas mais antigas ou o uso de fósseis moleculares chamados biomarcadores.

Em nosso estudo, usamos essas informações para explorar quais organismos contribuíram mais para a produção primária histórica da Terra. Descobrimos que, apesar de terem entrado em cena tardiamente, as plantas terrestres provavelmente foram as que mais contribuíram. Entretanto, também é muito plausível que as cianobactérias tenham sido as que mais contribuíram.

Vida útil total

Ao determinar a quantidade de produção primária que já ocorreu e ao identificar quais organismos foram responsáveis por ela, também conseguimos estimar a quantidade de vida que já existiu na Terra.

Hoje, é possível estimar quantos seres humanos existem com base na quantidade de alimentos consumidos. Da mesma forma, conseguimos calibrar uma proporção de produção primária para quantas células existem no ambiente moderno.

Apesar da grande variabilidade no número de células por organismo e nos tamanhos de diferentes células, essas complicações tornam-se secundárias, pois os micróbios unicelulares dominam as populações celulares globais. No final, conseguimos estimar que cerca de 1030 (10 nonilhões) de células existem atualmente e que entre 1039 (um duodécimo) e 1040 células já existiram na Terra.

Quanta vida a Terra terá?

Com exceção da capacidade de mover a Terra para a órbita de uma estrela mais jovem, a vida útil da biosfera da Terra é limitada. Esse fato mórbido é uma consequência do ciclo de vida de nossas estrelas. Desde o seu nascimento, o sol vem lentamente ficando mais brilhante nos últimos quatro bilhões e meio de anos, à medida que o hidrogênio é convertido em hélio em seu núcleo.

Em um futuro distante, cerca de dois bilhões de anos a partir de agora, todas as proteções biogeoquímicas que mantêm a Terra habitável serão levadas além de seus limites. Primeiro, as plantas terrestres morrerão e, por fim, os oceanos entrarão em ebulição e a Terra voltará a ser um planeta rochoso sem vida, como era em sua infância.

Mas até lá, quanta vida a Terra abrigará durante toda a sua vida habitável? Projetando nossos níveis atuais de produtividade primária, estimamos que cerca de 1.040 células ocuparão a Terra.

A Terra como um exoplaneta

Há apenas algumas décadas, os exoplanetas (planetas que orbitam outras estrelas) eram apenas uma hipótese. Agora somos capazes não apenas de detectá-los, mas também de descrever muitos aspectos de milhares de mundos distantes em torno de estrelas distantes.

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Mas como a Terra se compara a esses corpos? Em nosso novo estudo, apresentamos uma visão panorâmica da vida na Terra e a colocamos como referência para comparar outros planetas.

No entanto, o que eu acho realmente interessante é o que poderia ter acontecido no passado da Terra para produzir uma trajetória radicalmente diferente e, portanto, uma quantidade radicalmente diferente de vida que conseguiu chamar a Terra de lar. Por exemplo, e se a fotossíntese oxigenada nunca tivesse sido realizada, ou se a endossimbiose nunca tivesse acontecido?

As respostas a essas perguntas são o que impulsionará meu laboratório na Universidade de Carleton nos próximos anos.

Este artigo foi republicado a partir de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.