Hvornår begyndte udviklingen af livet på jorden?
Udviklingen af livet på Jorden begyndte med fremkomsten af den første
Cyanobakterielle måtter og archaea var dominerendelivsform i begyndelsen af den arkæiske periode og var et enormt evolutionært skridt på den tid. Iltfotosyntese, som opstod for omkring 2,5 milliarder år siden, førte til sidst til iltning af atmosfæren, som begyndte for omkring 2,4 milliarder år siden.
De tidligste beviser for eukaryoter går tilbage tilFor 1,8 milliarder år siden, selvom de måske har optrådt tidligere, accelererede diversificeringen af eukaryoter, da de begyndte at bruge ilt i deres stofskifte. Senere for omkring 1,7 milliarder år siden begyndte flercellede organismer at dukke op med differentierede celler for at udføre specialiserede funktioner.
For cirka 1,2 milliarder år siden, den førstealger, og allerede omkring 450 millioner år siden - de første højere planter. Hvirvelløse dyr dukkede op i Ediacaran-perioden, og hvirveldyr opstod for ca. 525 millioner år siden under den kambriske eksplosion.
I Perm-perioden fra store hvirveldyrSynapsider, pattedyrenes forfædre, dominerede, men begivenhederne i Perm-udryddelsen (251 millioner år siden) ødelagde 96% af alle marine arter og 70% af terrestriske hvirveldyrarter, inklusive de fleste synapsider.
I genopretningsperioden efter denne katastrofeArchosaurer blev de mest udbredte landhvirveldyr og erstattede terapeuter i midten af trias. I slutningen af Trias gav arkosaurerne anledning til de dinosaurer, der dominerede i jura- og kridtperioden.
Pattedyrenes forfædre på det tidspunkt varer små insektædende dyr. Efter Kridt-Paleogen-udryddelsen, som fandt sted for omkring 66 millioner år siden, uddøde alle ikke-fugle dinosaurer og efterlod kun krokodiller og fugle som arkosaurer.
Derefter blev pattedyr hurtigtstigning i størrelse og variation, da nu næsten ingen konkurrerede med dem. Sådanne masseudryddelser fremskyndede sandsynligvis udviklingen ved at lade nye grupper af organismer sprede sig.
Fossile rester viser, at blomstringenplanter dukkede op i den tidlige kridtperiode (130 millioner år siden) eller noget tidligere og hjalp sandsynligvis med at udvikle bestøvende insekter. Sociale insekter dukkede op omkring samme tid som blomstrende planter. Selvom de kun optager en lille del af insektets "stamtavle", tegner de sig i øjeblikket for mere end halvdelen af det samlede antal.
Mennesker er en af de primater, der begyndte at gå oprejst for omkring 6 millioner år siden. Skønt hjernestørrelsen på deres forfædre var sammenlignelig med størrelsen på andre hominider, såsom chimpanser.
Livets fremkomst
I henhold til det moderne koncept for RNA-verdenenribonukleinsyre (RNA) var det første molekyle, der blev selvreplikerende. Millioner af år kunne være gået, før det første sådan molekyle dukkede op på Jorden. Men efter dets dannelse dukkede muligheden for livets fremkomst på vores planet.
RNA-molekylet kan fungere som et enzym og forbinde frie nukleotider til en komplementær sekvens. Sådan formerer RNA sig.
Men disse kemiske forbindelser kan endnu ikke kaldeset levende væsen, da de ikke har nogen kropsgrænser. Enhver levende organisme har sådanne grænser. Kun inde i en krop isoleret fra den eksterne kaotiske bevægelse af partikler kan de mest komplekse kemiske reaktioner finde sted, så skabningen kan fodre, reproducere, bevæge sig osv.
Udseendet af isolerede hulrum i havet -fænomenet er ret almindeligt. De dannes af fedtsyrer (aliphatiske syrer), der kommer ned i vandet. Sagen er, at den ene ende af molekylet er hydrofil, og den anden er hydrofob.
Fedtsyrer fanget i vandet danner sfærer på en sådan måde, at de hydrofobe ender af molekylerne er inde i sfæren. Måske begyndte RNA-molekyler at falde ind i sådanne sfærer.
Et isoleret hulrum skabt af phospholipidmolekyler
- Første stofskifte
Evnen til at reproducere og tilstedeværelsen af kropsgrænser -dette er ikke alle tegn, der adskiller et levende væsen fra den livløse natur. For at reproducere sig inden for en sfære af fedtsyrer måtte RNA-molekylet justere den metaboliske proces.
- Første celledeling
Hvordan gjorde de første celler, bestående afRNA-molekyler og fedtsyremembraner er i øjeblikket ukendte. Måske begyndte det nye RNA-molekyle bygget inde i membranen at skubbe væk fra det første.
Til sidst brød en af dem igennem membranen. Sammen med RNA-molekylet forlod en del af fedtsyremolekylerne, som dannede en ny sfære omkring det.
Prækambrisk eller kryptose
Det prækambriske varede næsten 4 milliarder år.I løbet af denne tidsperiode fandt der væsentlige ændringer sted på Jorden: skorpen blev afkølet, havene dukkede op og vigtigst af alt opstod primitivt liv. Imidlertid er spor af dette liv i de fossile optegnelser sjældne, da de første organismer var små og ikke havde hårde skaller.
Prækambrium står for det meste af Jordens geologiske historie - omkring 3,8 milliarder år. Desuden er dens kronologi meget mindre udviklet end den i Phanerozoic, der fulgte den.
Årsagen til dette er, at organiske rester iPrækambriske aflejringer er ekstremt sjældne, hvilket er et af de karakteristiske træk ved disse gamle geologiske formationer. Derfor er den paleontologiske undersøgelsesmetode for de prækambriske lag ikke anvendelig.
- Katarkansk eon (4,54 - 4,0 milliarder år siden)
Forskning i meteoritter, klipper og andrematerialer fra den tid viser, at vores planet blev dannet for omkring 4,54 milliarder år siden. Indtil det tidspunkt var der kun en sløret skive omkring solen bestående af gas og kosmisk støv. Derefter begyndte støvet under påvirkning af tyngdekraften at samle sig i små kroppe, som til sidst blev til planeter.
I mange millioner år på Jorden var der ingender var ingen livsformer. Efter den arkæiske episode med smeltning af den øvre kappe og dens overophedning med fremkomsten af et magmahav i denne geosfære, sank hele jordens uberørte overflade sammen med dens primære og oprindeligt tætte lithosfære meget hurtigt ned i smelterne af den øvre kappe.
Atmosfæren på det tidspunkt var ikke tæt og bestod affra giftige gasser såsom ammoniak (NH3), methan (CH4), brint (H2), chlor (Cl2), svovl. Dens temperatur nåede 80 ° С. Naturlig radioaktivitet var mange gange højere end den nuværende. Liv under sådanne forhold var umuligt.
For 4,533 milliarder år siden formodes Jordenkolliderede med en himmellegeme på størrelse med Mars, den hypotetiske planet Theia. Kollisionen var så stærk, at affaldet fra kollisionen blev kastet ud i rummet og dannede månen.
Dannelsen af Månen bidrog til livets fremkomst: den forårsagede tidevand, som hjalp med at rense og lufte havene og stabiliserede Jordens rotationsakse.
Katarkansk eon, 4,54-4 milliarder år siden,kendt som det protoplanetære stadium i udviklingen af jorden. Dækker den første halvdel af kryptozoen. Jorden på det tidspunkt var en kold krop med en sjælden atmosfære og ingen hydrosfære. Under sådanne forhold kunne intet liv dukke op.
Under katarchei var atmosfæren ikke tæt. Den bestod af gasser og vanddamp, der dukkede op, da Jorden kolliderede med asteroider.
På grund af det faktum, at Månen også var dettæt på (kun 170 tusinde km) til Jorden (længden af ækvator er 40 tusinde km), dagen varede ikke længe - kun 6 timer. Men da månen bevægede sig væk, begyndte dagen at stige.
- Archean Eon (4,0 - 2,5 milliarder år siden)
De første kemiske spor af livet handler om3,5 milliarder år er blevet opdaget i Australiens klipper (Pilbara). Organisk kulstof blev senere opdaget i sten, der går tilbage til 4,1 milliarder år. Måske opstod livet netop i varme kilder, hvor der var mange næringsstoffer, herunder nukleotider.
Livet i Archean udviklede sig til bakterier og cyanobakterier. De førte en nærbunds livsstil: de dækkede havbunden med et tyndt lag slim.
Eoarcheus:
Det varede for 4-3,6 milliarder år siden. Prokaryoter kan have dukket op allerede i slutningen af Eoarchean. Derudover tilhører de ældste geologiske klipper - Isua-dannelsen i Grønland - Eoarchean.
Palearkæisk:
Paleoarchean varede fra 3,6 til 3,2 milliarder år siden. Den ældste livsform, der dateres tilbage til denne æra, findes i Australien - velbevarede rester af bakterier i alderen 3,46 milliarder år.
Mesoarchean:
Stromatolit fra Mesoarchean-perioden
Mesoarchean varede for 3,2-2,8 milliarder år siden. Stromatolitter findes allerede i Mesoarchean.
Neoarchean:
Neoarchean varede for 2,8-2,5 milliarder år siden.I denne periode optrådte iltfotosyntese, der forårsagede iltkatastrofen, der opstod i paleoproterozoikum. I denne periode udvikler bakterier og alger sig aktivt.
Hvad var stamfar til levende organismer?
Forskere ved Nagoya Universitet i Japan mener, at før fremkomsten af den første levende celle, var der en præ-RNA-verden baseret på xenonukleinsyrer (XNA).
I modsætning til RNA-strenge kræver XNA-replikation og samling ikke enzymer. Xenonukleinsyrekæder er stabile nok til at bære genetisk information.
De er også i stand til at binde til proteiner og har enzymatiske funktioner som ribozymer (som forskere kalder ribonukleinsyrer, der kan katalysere biokemiske reaktioner).
Forskerne syntetiserede fragmenter af den alifatiske (ikke-cyklus) nukleinsyre L-threoninol (L-aTNA), som menes at have eksisteret før fremkomsten af RNA.
De lavede også en længere L-aTNA-kæde,som var komplementær til den originale sekvens af fragmenter, ligesom to DNA-tråde komplementære til hinanden skaber en dobbelt helix.
I et reagensglas under kontrollerede forhold mere endkorte L-aTNA-fragmenter kommer sammen og binder til hinanden i den længere L-threoninol-kæde. Dette skete i nærværelse af en forbindelse kaldet N-cyanoimidazol og en metalion som mangan, som begge sandsynligvis var til stede på den tidlige jord.
Fragmenter af L-aTNA kunne også binde til DNA og RNA. Dette antyder, at den genetiske kode kan overføres fra DNA og RNA til L-aTNA og omvendt.
Ifølge forskerne vil resultaterne af undersøgelsen hjælpe fremtidig udvikling med at skabe kunstigt liv og meget funktionelle bioteknologiske værktøjer, der består af acykliske XNA'er.
Læs mere:
Det første nøjagtige kort over verden blev oprettet. Hvad er der galt med alle andre?
Forskere forklarer udseendet af "edderkopper" på Mars overflade
Forskere kastede for første gang ned til det dybeste sunkne skib