Кога започна еволюцията на живота на Земята?
Еволюцията на живота на Земята започва с появата на първия
Доминиращи са цианобактериалните рогозки и археитеформа на живот в началото на архейския период и са огромна еволюционна стъпка от онова време. Кислородната фотосинтеза, която се появи преди около 2,5 милиарда години, в крайна сметка доведе до насищане на атмосферата с кислород, което започна преди около 2,4 милиарда години.
Най-ранните доказателства за еукариоти датират отПреди 1,8 милиарда години, въпреки че може да са се появили и по-рано - диверсификацията на еукариотите се ускорява, когато започват да използват кислород в метаболизма си. По-късно, преди около 1,7 милиарда години, многоклетъчните организми започват да се появяват с диференцирани клетки, за да изпълняват специализирани функции.
Преди около 1,2 милиарда години, първатаводорасли, а вече преди около 450 милиона години - първите висши растения. Безгръбначните се появяват по време на Едиакаранския период, а гръбначните се появяват преди около 525 милиона години по време на експлозията в Камбрия.
През пермския период от големи гръбначни животниСинапсидите, предшествениците на бозайниците, преобладаваха, но събитията от пермското измиране (преди 251 милиона години) унищожиха 96% от всички морски видове и 70% от видовете сухоземни гръбначни, включително повечето синапсиди.
По време на възстановителния период след това бедствиеАрхозаврите стават най-разпространените сухоземни гръбначни и заменят терапсидите в средата на триаса. В края на триаса архозаврите дават началото на динозаврите, които доминират през периодите юра и креда.
Предците на бозайниците по това време са билиса малки насекомоядни животни. След събитието на изчезване от периода Креда-палеоген, което се е случило преди около 66 милиона години, всички нептичи динозаври са изчезнали, оставяйки само крокодили и птици като архозаври.
След това бозайниците бързо станахаувеличаване на размера и разнообразието, тъй като сега почти никой не се е състезавал с тях. Такива масови изчезвания вероятно са ускорили еволюцията, като са позволили на нови групи организми да се разнообразят.
Фосилните останки показват, че цъфтежътрастенията се появяват в ранния креда (преди 130 милиона години) или малко по-рано и вероятно са помогнали за развитието на опрашващите насекоми. Социалните насекоми се появяват по същото време като цъфтящите растения. Въпреки че заемат само малка част от „родословието“ на насекомите, в момента те представляват повече от половината от общия брой.
Хората са един от приматите, които са започнали да ходят изправени преди около 6 милиона години. Въпреки че размерът на мозъка на техните предци е бил сравним с този на други хоминиди, като шимпанзетата.
Появата на живота
Според съвременната концепция за РНК света,рибонуклеиновата киселина (РНК) е първата молекула, която се самовъзпроизвежда. Милиони години биха могли да минат преди първата такава молекула да се появи на Земята. Но след неговото формиране на нашата планета се появи възможността за възникване на живот.
Молекулата на РНК може да работи като ензим, свързвайки свободни нуклеотиди в комплементарна последователност. Ето как се размножава РНК.
Но тези химични съединения все още не могат да бъдат наречениживо същество, тъй като те нямат телесни граници. Всеки жив организъм има такива граници. Само вътре в тяло, изолирано от външното хаотично движение на частиците, могат да протичат сложни химични реакции, позволяващи на съществото да се храни, възпроизвежда, движи и т.н.
Появата на изолирани кухини в океана -явлението е доста често срещано. Те се образуват от мастни киселини (алифатни киселини), които попадат във водата. Работата е там, че единият край на молекулата е хидрофилен, а другият е хидрофобен.
Задържаните във водата мастни киселини образуват сфери по такъв начин, че хидрофобните краища на молекулите да са вътре в сферата. Може би молекулите на РНК започнаха да попадат в такива сфери.
Изолирана кухина, създадена от фосфолипидни молекули
- Първи метаболизъм
Способността за възпроизвеждане и наличието на телесни граници -това не са всички признаци, които отличават живото същество от неживата природа. За да се размножава в сфера от мастни киселини, молекулата на РНК трябваше да коригира метаболитния процес.
- Първо клетъчно делене
Как са възникнали първите клетки, състоящи се отМолекулите на РНК и мембраните на мастните киселини в момента не са известни. Може би новата РНК молекула, изградена вътре в мембраната, е започнала да се отблъсква от първата.
В крайна сметка един от тях проби мембраната. Заедно с молекулата на РНК е напуснала част от молекулите на мастните киселини, които са образували нова сфера около нея.
Прекембрий или криптоза
Докамбрийът е продължил почти 4 милиарда години.През този период от време на Земята настъпват значителни промени: кората се охлажда, появяват се океани и най-важното - примитивен живот. Следите от този живот във вкаменелостите обаче са рядкост, тъй като първите организми са били малки и не са имали твърди черупки.
Докамбрийът представлява по-голямата част от геоложката история на Земята - около 3,8 милиарда години. Освен това неговата хронология е много по-слабо развита от тази на фанерозоя, който го последва.
Причината за това е, че органичните остатъци вДокембрийските находища са изключително редки, което е една от отличителните черти на тези древни геоложки образувания. Следователно палеонтологичният метод на изследване за докембрийските пластове е неприложим.
- Катархски еон (преди 4,54 - 4,0 милиарда години)
Изследване на метеорити, скали и другиматериали от това време показват, че нашата планета се е формирала преди около 4,54 милиарда години. До този момент около Слънцето имаше само размазан диск, състоящ се от газ и космически прах. След това под въздействието на гравитацията прахът започва да се събира в малки тела, които в крайна сметка се превръщат в планети.
В продължение на много милиони години на Земята не е ималонямаше форми на живот. След архейския епизод на топене на горната мантия и нейното прегряване с появата на магмен океан в тази геосфера, цялата девствена повърхност на Земята, заедно с нейната първична и първоначално плътна литосфера, много бързо потъва в стопилките на горната част на мантията. мантия.
По това време атмосферата не беше гъста и се състоешеот отровни газове като амоняк (NH3), метан (CH4), водород (H2), хлор (Cl2), сяра. Температурата му достигна 80 ° С. Естествената радиоактивност е била в пъти по-висока от сегашната. Животът в такива условия беше невъзможен.
Преди 4,533 милиарда години се предполага, че Земятасе сблъска с небесно тяло с размерите на Марс, хипотетичната планета Тея. Сблъсъкът бил толкова силен, че отломките от сблъсъка били изхвърлени в космоса и образували Луната.
Образуването на Луната допринесе за появата на живот: предизвика приливи и отливи, които помогнаха за прочистването и аерирането на моретата и стабилизираха оста на въртене на Земята.
Катархски еон, преди 4,54-4 милиарда години,известен като протопланетарния етап в развитието на Земята. Покрива първата половина на криптозоя. По това време Земята беше студено тяло с разредена атмосфера и без хидросфера. При такива условия живот не може да се появи.
По време на катарчи атмосферата не беше гъста. Състои се от газове и водни пари, които се появяват при сблъсъка на Земята с астероиди.
Поради факта, че и Луната бешеблизо (само 170 хиляди км) до Земята (дължината на екватора е 40 хиляди км), денят не продължи дълго - само 6 часа. Но когато луната се отдалечи, денят започна да нараства.
- Archean Eon (преди 4,0 - 2,5 милиарда години)
Около са първите химически следи от живота3,5 милиарда години са открити в скалите на Австралия (Пилбара). По-късно органичният въглерод е открит в скали, датиращи от 4,1 милиарда години. Може би животът е възникнал в горещи извори, където е имало много хранителни вещества, включително нуклеотиди.
Животът в Архей еволюира до бактерии и цианобактерии. Те водеха начин на живот от близо до дъното: покриваха дъното на морето с тънък слой слуз.
Eoarcheus:
Продължил е преди 4-3,6 милиарда години. Прокариотите може да са се появили вече в края на Еоархея. Освен това най-древните геоложки скали - свитата Исуа в Гренландия - принадлежат към Еоарх.
Палеархски:
Палеоархът е продължил от 3,6 до 3,2 милиарда години. Най-старата форма на живот, датираща от тази епоха, се среща в Австралия - добре запазени останки от бактерии на възраст 3,46 милиарда години.
Мезоархейски:
Строматолит от мезоархския период
Мезоархейският трае преди 3,2-2,8 милиарда години. Строматолитите вече се намират в Мезоарх.
Неоархски:
Neoarchean е продължил преди 2,8-2,5 милиарда години.През този период се появява кислородната фотосинтеза, която причинява кислородната катастрофа, настъпила в палеопротерозоя. През този период се развиват активно бактерии и водорасли.
Какъв е родоначалникът на живите организми?
Учени от университета Нагоя в Япония вярват, че преди появата на първата жива клетка е имало пре-РНК свят, базиран на ксенонуклеинови киселини (XNA).
За разлика от РНК веригите, репликацията и сглобяването на XNA не изискват ензими. Веригите на ксенонуклеиновата киселина са достатъчно стабилни, за да носят генетична информация.
Те също така са способни да се свързват с протеини и имат ензимни функции като рибозими (както учените наричат рибонуклеинови киселини, които могат да катализират биохимичните реакции).
Учените синтезирали фрагменти от алифатната (без цикъл) нуклеинова киселина L-треонинол (L-aTNA), за която се смята, че е съществувала преди появата на РНК.
Те също така направиха по-дълга верига L-aTNA,което допълваше оригиналната последователност от фрагменти, точно както две ДНК вериги, допълващи се една до друга, създават двойна спирала.
В епруветка при контролирани условия повече откъси L-aTNA фрагменти се обединяват и се свързват помежду си по по-дългата L-треонинолова верига. Това се е случило в присъствието на съединение, наречено N-цианоимидазол, и метален йон като манган, и двата най-вероятно присъствали в ранната Земя.
Фрагменти от L-aTNA също могат да се свържат с ДНК и РНК. Това предполага, че генетичният код може да бъде прехвърлен от ДНК и РНК в L-aTNA и обратно.
Според учените резултатите от изследването ще помогнат на бъдещите разработки за създаване на изкуствен живот и високофункционални биотехнологични инструменти, състоящи се от ациклични XNA.
Прочетете още:
Създадена е първата точна карта на света. Какво не е наред с всички останали?
Учените обясняват появата на "паяци" на повърхността на Марс
Изследователите се спуснаха за първи път до най-дълбоко потъналия кораб