很少科學概念與科學概念一樣具有爭議性和吸引力蓋亞假說——這個想法由化學家詹姆斯·洛夫洛克和微生物學家林恩·馬古利斯在20 世紀70 年代首次提出，地球本身就像一個自我延續的有機體，生物體與非生命體地球相互作用，以維持甚至改善生命條件。
一些專家指出氣候變遷和資源過度使用等大規模的行星擾動可能會毀掉任何世界的進步，這可能表明生命會惡化自身的條件，甚至本質上是自我毀滅的，這與蓋亞假說相反。
但一項新研究發表在英國皇家天文學會每月通知，使用電腦建模實驗提出了不同的論點：大規模擾動實際上是蓋亞系統複雜性（物種網路中存在的連接數量）增加的一種機制。這些發現最終可能幫助行星科學家縮小研究範圍，據作者稱。
「我真的很高興人們正在嘗試透過實驗來測試一些關於生命本身的最深刻的問題，」說彼得·沃德華盛頓大學的古生物學家並沒有參與這項研究。
蓋亞建模
地球在歷史上的表現就像一個蓋亞系統，說阿文·尼科爾森埃克塞特大學的天文物理學家，也是這項新研究的合著者。 “隨著時間的推移，你會看到多樣性和生物量不斷增加的趨勢，生命變得更加複雜。”她說，其中一些複雜性似乎是由對地球的大規模擾動引起的：例如，大氧化事件大約25億年前的一段時期，地球大氣中的氧氣含量急劇上升，殺死了大多數厭氧生物，但卻為動物的進化創造了機會。
為了測試這在其他世界是否成立，研究小組使用了一種稱為“糾結的自然模型，旨在模擬物種群體如何演化。在糾結的自然模型中，每個物種的命運都與其他物種的命運息息相關——就像在地球上一樣。
研究人員透過暫時降低世界的承載能力來模擬對這些建模世界的擾動。他們對不同長度的擾動、不同數量的擾動以及不同數量的避難所進行了實驗，生命可以在擾動期間持續存在。經過數千次模擬，研究小組發現，雖然受擾動的系統更有可能完全消滅所有生命，但生命得以倖存的受擾動系統具有更高的多樣性和豐富的生命，並且可以持續數萬代。 「當你崩潰時，它就有可能出現新的東西，」尼科爾森說。
「在這些事件中倖存下來的[系統]反彈得更加強勁，」說內森·梅恩，也是埃克塞特大學的天文物理學家，也是這項新研究的合著者。尼科爾森說，這是可能的，因為生命通常不會完全消失。避難所中仍然存在著一些生命。例如，在大氧化事件期間，厭氧生命在低氧深水中持續存在。
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行星上的生命系統越複雜，物種之間的相互作用就越複雜，這使得填補空缺的生態系統的下一個迭代更有可能由更複雜而不是更簡單的組成，尼科爾森說。
梅恩強調，該模型是抽象的，不包括生物生命形式的所有細節，而是旨在揭示可能在不同世界中發揮作用的一般原理。 「生物學不可避免地比模型更複雜、更微妙，」寫道查爾斯·萊恩韋弗未參與這項新研究的澳洲國立大學天體生物學家在一封電子郵件中說道。 “生物學總是充滿驚喜和意想不到的後果。”
自我毀滅傾向
病房是最早的科學家之一爭論地球上的生命可能本質上是自我毀滅的，稱這個想法為美狄亞假說。沃德表示，他並不相信這項新研究，因為在地球歷史上，「生命是大規模死亡的主要原因」。例如，生命本身可以導致反蓋亞反饋，例如大氧化事件，這是由一種可以進行光合作用的新型單細胞生物體的進化引起的，他說。 “地球上終於有了生命，然後會發生什麼？它進化出氧氣並殺死幾乎所有東西。”
「這些巨大的擾動導致生活倒退——它們導致情況變得更糟，」他說。他補充說，地球的生態系統往往表明「當長期穩定時就會出現多樣性」。例如，珊瑚礁如果它們經歷了長期的穩定發展期，那麼它們往往會更加多樣化。
尼科爾森有不同的觀點：「釋放氧氣讓生命變得更加複雜......這就是我們在這裡的原因，」她說。 「如果你是一種微生物（在大氧化事件期間）……那就真的很糟糕了。但是為了使生物群系變得更加複雜，這將不得不涉及生命的某種劇變。”
梅恩說，生命最終會透過引發自身滅絕事件而毀滅自己的觀點與作者建模實驗的結果相矛盾，這些實驗表明，即使在大規模擾動的情況下，生命系統也會隨著時間的推移而產生穩定性。 「我們理想化的工作確實與美狄亞假說背道而馳，」他補充道。 “我們的模型表明，從統計數據來看，生物圈會產生複雜性，並且不會自我毀滅。”
地球以外的蓋亞斯
作者表示，這些結果可以幫助科學家縮小外星生命的搜尋範圍。尋找地球以外的生命需要大量資源，因此了解宇宙中哪些行星最有可能孕育生命會很有幫助。
梅恩說，結果為搜尋科學家提供了額外的參數。例如，靠近行星邊緣的行星宜居帶他說，距離行星恆星的距離窗口允許存在液態水，它們的氣候更有可能經歷擾動，這可能會催生更複雜的生命。軌道變化和小行星撞擊同樣會擾亂行星。
萊恩韋弗在論文中寫道，這篇新論文提供了“使天文學家能夠對類地行星進行分類以確定它們是否有可能存在生命的合理步驟”的想法是“誇張的”，因為論文中使用的參數在系外行星中都無法觀測到。梅恩同意，需要進行更多的研究來確定這些機制更有可能發揮作用的行星。
