藍(lán)藻。圖片來源：FRANK FOX
從細(xì)菌到藍(lán)鯨，生物體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量超過了地球上沙粒數(shù)量的1萬億倍，比宇宙中所有恒星多100萬倍。根據(jù)最新估計，曾經(jīng)存活過的細(xì)胞數(shù)量還要比這大10個數(shù)量級。這些計算可以幫助科學(xué)家更好地了解地球的繁殖力，并預(yù)測未來的生命形式如何使用碳。相關(guān)研究結(jié)果10月11日發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》。
未參與這項研究的美國加州理工學(xué)院生物物理學(xué)家Rob Phillips表示，量化這些基線對于科學(xué)家提出有意義問題的能力至關(guān)重要。他認(rèn)為，簡單的計算和真正的測量是能否進(jìn)行科學(xué)研究的區(qū)別。
通過將現(xiàn)有海洋、土壤和地下微生物的數(shù)量與更大生物體的細(xì)胞數(shù)量相結(jié)合，加拿大卡爾頓大學(xué)地質(zhì)學(xué)家Peter Crockford團(tuán)隊開始了他們的盤點工作。他們確認(rèn)了今天存活的細(xì)胞數(shù)量大約為1030個，其中大部分是藍(lán)藻，而這只是計算了曾經(jīng)存活過的細(xì)胞總數(shù)的起點。
這一計算的關(guān)鍵是初級生產(chǎn)力，即二氧化碳轉(zhuǎn)化為所有生命所需的碳基化合物的能力。這些化合物，如糖和淀粉，沿著食物鏈向上移動：植物和進(jìn)行光合作用的微生物被其他生物吃掉，而后者又被更大的生物吃掉。所有這些生物都會死亡，并被昆蟲和微生物消耗與分解。這些消費者在呼吸和死亡時將二氧化碳排放到大氣中，完成了碳循環(huán)。
為了解初級生產(chǎn)力在地球地質(zhì)歷史上是如何變化的，Crockford團(tuán)隊梳理了科學(xué)文獻(xiàn)，以估計在不同時間點進(jìn)行光合作用的生物數(shù)量和類型，以及它們生產(chǎn)了多少“食物”。了解了現(xiàn)代細(xì)胞的初級生產(chǎn)力，研究人員就能夠?qū)r鐘撥回到過去，計算出維持過去的生產(chǎn)力水平需要多少細(xì)胞。他們還根據(jù)不同生命形式的進(jìn)化時間以及冰河時代如何抑制這些生物活動等因素調(diào)整了計算結(jié)果。
結(jié)果表明，最早的光合作用者是一種微生物——藍(lán)藻，它從34億年前到25億年前進(jìn)化而成。Crockford說，在8億年前到6.5億年前的某個時候，藍(lán)藻的生產(chǎn)力被其他藻類超越，而當(dāng)陸地植物在4.5億年前到3.5億年前進(jìn)化時，它們的生產(chǎn)力又大大超過了藻類。
把所有數(shù)字加在一起，大約曾存在過1039個到1040個細(xì)胞。這些具有光合作用的生物總共將地球上所有的碳循環(huán)了大約100次。研究人員的計算表明，這些數(shù)字正在接近上限。他們說，地球根本無力支持超過1041個細(xì)胞的生存。
意大利地中海農(nóng)林系統(tǒng)研究所國家研究委員會森林生態(tài)學(xué)家Alessio Collalti認(rèn)為，這些數(shù)字似乎“合理而現(xiàn)實”，這篇論文讀起來“就像一部關(guān)于地球生命的電影”。
然而，南丹麥大學(xué)地理生物學(xué)家Donald Canfield警告，隨著時間的推移，這些估計會變得更加不確定。
研究人員表示，隨著太陽年齡的增長，它會變亮，推動地質(zhì)過程，逐漸降低空氣中的二氧化碳含量。根據(jù)研究人員的設(shè)想，大約10億年后，二氧化碳會降至極低水平，導(dǎo)致光合作用停止，植物會死亡，海洋溫度將大幅上升，那里的初級生產(chǎn)者也將無法生存。此后不久，地球的生物量將急劇下降，我們所知道的生命將逐漸消失。
來源：中國科學(xué)報
原標(biāo)題：活細(xì)胞比腳下的沙子還要多
作者：辛雨
清美聯(lián)創(chuàng)秉承“四個面向”的企業(yè)哲學(xué)和價值觀——
面向人類健康
面向國防需要
面向“一帶一路”
面向人類命運共同體
北京清美聯(lián)創(chuàng)干細(xì)胞科技有限公司致力于多種干細(xì)胞臨床應(yīng)用研究，人體冷凍、核輻射防治等技術(shù)研發(fā)。
目前已擁有67種不同功能的專能細(xì)胞如神經(jīng)干細(xì)胞、胰腺干細(xì)胞、卵巢干細(xì)胞、肝臟干細(xì)胞、心肌細(xì)胞、毛囊干細(xì)胞等的制備技術(shù)。
北京清美聯(lián)創(chuàng)干細(xì)胞科技有限公司服務(wù)咨詢與技術(shù)合作電話：010-88292706。
