Πότε ξεκίνησε η εξέλιξη της ζωής στη Γη;
Η εξέλιξη της ζωής στη Γη ξεκίνησε με την εμφάνιση της πρώτης
Κυανοβακτηριακά στρώματα και αρχαία ήταν κυρίαρχαμορφή ζωής στην αρχή της αρχαϊκής περιόδου και αποτέλεσαν ένα τεράστιο εξελικτικό βήμα εκείνης της εποχής. Η φωτοσύνθεση οξυγόνου, η οποία εμφανίστηκε πριν από περίπου 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια, οδήγησε τελικά στην οξυγόνωση της ατμόσφαιρας, η οποία ξεκίνησε πριν από περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Τα πρώτα αποδεικτικά στοιχεία των ευκαρυωτικών χρονολογούνται απόΠριν από 1,8 δισεκατομμύρια χρόνια, αν και εμφανίστηκαν νωρίτερα - η διαφοροποίηση των ευκαρυωτικών επιταχύνθηκε όταν άρχισαν να χρησιμοποιούν οξυγόνο στο μεταβολισμό τους. Αργότερα, περίπου 1,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, πολυκύτταροι οργανισμοί άρχισαν να εμφανίζονται με διαφοροποιημένα κύτταρα για να εκτελούν εξειδικευμένες λειτουργίες.
Πριν από 1,2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, το πρώτοφύκια, και ήδη περίπου 450 εκατομμύρια χρόνια πριν - τα πρώτα υψηλότερα φυτά. Τα ασπόνδυλα εμφανίστηκαν κατά την περίοδο του Ediacaran και τα σπονδυλωτά εμφανίστηκαν πριν από περίπου 525 εκατομμύρια χρόνια κατά τη διάρκεια της έκρηξης της Καμπρίας.
Κατά την Πέρμια περίοδο από μεγάλα σπονδυλωτάΟι συναψίδες, οι πρόγονοι των θηλαστικών, κυριαρχούσαν, αλλά τα γεγονότα της εξαφάνισης της Πέρμιας (251 εκατομμύρια χρόνια πριν) κατέστρεψαν το 96% όλων των θαλάσσιων ειδών και το 70% των χερσαίων σπονδυλωτών ειδών, συμπεριλαμβανομένων των περισσότερων συναψιδών.
Κατά την περίοδο ανάρρωσης μετά από αυτή την καταστροφήΟι αρχόσαυροι έγιναν τα πιο διαδεδομένα σπονδυλωτά της ξηράς και αντικατέστησαν τα θεραπίδια στα μέσα της Τριαδικής περιόδου. Στο τέλος του Τριασικού, οι αρχόσαυροι δημιούργησαν τους δεινόσαυρους που κυριάρχησαν κατά την Ιουρασική και την Κρητιδική περίοδο.
Οι πρόγονοι των θηλαστικών εκείνη την εποχή ήτανείναι μικρά εντομοφάγα ζώα. Μετά το γεγονός της εξαφάνισης Κρητιδικού-Παλαιογενούς, που συνέβη πριν από περίπου 66 εκατομμύρια χρόνια, εξαφανίστηκαν όλοι οι δεινόσαυροι εκτός των πτηνών, αφήνοντας μόνο κροκόδειλους και πουλιά ως αρχόσαυρους.
Μετά από αυτό, τα θηλαστικά έγιναν γρήγορααύξηση του μεγέθους και της ποικιλίας, καθώς τώρα σχεδόν κανένας δεν ανταγωνίστηκε μαζί τους. Τέτοιες μαζικές εξαφανίσεις πιθανότατα επιτάχυναν την εξέλιξη επιτρέποντας σε νέες ομάδες οργανισμών να διαφοροποιηθούν.
Τα απολιθώματα δείχνουν ότι ανθίζειΤα φυτά εμφανίστηκαν στην πρώιμη κρητιδική περίοδο (πριν από 130 εκατομμύρια χρόνια) ή κάπως νωρίτερα, και πιθανώς βοήθησαν στην ανάπτυξη επικονιαστικών εντόμων. Τα κοινωνικά έντομα εμφανίστηκαν περίπου την ίδια στιγμή με τα ανθισμένα φυτά. Αν και καταλαμβάνουν μόνο ένα μικρό μέρος του «γενεαλογικού» εντόμου, σήμερα αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το ήμισυ του συνόλου.
Οι άνθρωποι είναι ένας από τους πρωτεύοντες που άρχισαν να περπατούν όρθια περίπου 6 εκατομμύρια χρόνια πριν. Αν και το μέγεθος του εγκεφάλου των προγόνων τους ήταν συγκρίσιμο με αυτό των άλλων ανθρωποειδών, όπως οι χιμπατζήδες.
Η εμφάνιση της ζωής
Σύμφωνα με τη σύγχρονη έννοια του κόσμου RNA,το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) ήταν το πρώτο μόριο που αναδιπλασιάστηκε. Εκατομμύρια χρόνια θα μπορούσαν να έχουν περάσει πριν εμφανιστεί το πρώτο τέτοιο μόριο στη Γη. Αλλά μετά τον σχηματισμό του, η πιθανότητα εμφάνισης της ζωής εμφανίστηκε στον πλανήτη μας.
Το μόριο RNA μπορεί να λειτουργήσει σαν ένα ένζυμο, ενώνοντας ελεύθερα νουκλεοτίδια σε μια συμπληρωματική αλληλουχία. Έτσι πολλαπλασιάζεται το RNA.
Αλλά αυτές οι χημικές ενώσεις δεν μπορούν ακόμη να κληθούνένα ζωντανό ον, αφού δεν έχουν όρια σώματος. Κάθε ζωντανός οργανισμός έχει τέτοια όρια. Μόνο μέσα σε ένα σώμα απομονωμένο από την εξωτερική χαοτική κίνηση σωματιδίων μπορεί να πραγματοποιηθούν οι πιο περίπλοκες χημικές αντιδράσεις, επιτρέποντας στο πλάσμα να τρέφεται, να αναπαράγεται, να κινείται και ούτω καθεξής.
Η εμφάνιση μεμονωμένων κοιλοτήτων στον ωκεανό -το φαινόμενο είναι αρκετά συχνό. Σχηματίζονται από λιπαρά οξέα (αλειφατικά οξέα) που εισέρχονται στο νερό. Το θέμα είναι ότι το ένα άκρο του μορίου είναι υδρόφιλο και το άλλο υδρόφοβο.
Τα λιπαρά οξέα που παγιδεύονται στο νερό σχηματίζουν σφαίρες με τέτοιο τρόπο ώστε τα υδρόφοβα άκρα των μορίων να βρίσκονται εντός της σφαίρας. Ίσως τα μόρια RNA άρχισαν να πέφτουν σε τέτοιες σφαίρες.
Μια απομονωμένη κοιλότητα που δημιουργήθηκε από μόρια φωσφολιπιδίου
- Πρώτος μεταβολισμός
Η ικανότητα αναπαραγωγής και η παρουσία ορίων σώματος -Αυτά δεν είναι όλα τα σημάδια που διακρίνουν ένα ζωντανό ον από την άψυχη φύση. Για να αναπαραχθεί σε μια σφαίρα λιπαρών οξέων, το μόριο RNA έπρεπε να προσαρμόσει τη μεταβολική διαδικασία.
- Πρώτη διαίρεση κυττάρων
Πώς έγιναν τα πρώτα κύτταρα, που αποτελούνταν απόΤα μόρια RNA και οι μεμβράνες λιπαρών οξέων είναι επί του παρόντος άγνωστα. Ίσως το νέο μόριο RNA που χτίστηκε μέσα στη μεμβράνη άρχισε να απομακρύνεται από το πρώτο.
Στο τέλος, ένας από αυτούς έσπασε τη μεμβράνη. Μαζί με το μόριο RNA, έμεινε ένα μέρος των μορίων λιπαρού οξέος, το οποίο σχημάτισε μια νέα σφαίρα γύρω του.
Προκαμπριανό ή κρυπτόζη
Το Precambrian διήρκεσε σχεδόν 4 δισεκατομμύρια χρόνια.Κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου, σημειώθηκαν σημαντικές αλλαγές στη Γη: ο φλοιός κρυώθηκε, οι ωκεανοί εμφανίστηκαν και, το πιο σημαντικό, εμφανίστηκε πρωτόγονη ζωή. Ωστόσο, τα ίχνη αυτής της ζωής στα απολιθώματα είναι σπάνια, καθώς οι πρώτοι οργανισμοί ήταν μικροί και δεν είχαν σκληρά κελύφη.
Το Precambrian αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος της γεωλογικής ιστορίας της Γης - περίπου 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Επιπλέον, η χρονολογία του είναι πολύ λιγότερο ανεπτυγμένη από αυτή του Φανεροζωικού που το ακολούθησε.
Ο λόγος για αυτό είναι ότι τα οργανικά κατάλοιπα στοΟι προκαταβολικές αποθέσεις είναι εξαιρετικά σπάνιες, κάτι που αποτελεί ένα από τα χαρακτηριστικά των αρχαίων γεωλογικών σχηματισμών. Επομένως, η παλαιοντολογική μέθοδος μελέτης για τα στρώματα της Προκαμπρίας είναι ανεφάρμοστη.
- Catarchean eon (4,54 - 4,0 δισεκατομμύρια χρόνια πριν)
Έρευνα μετεωριτών, πετρωμάτων και άλλωνυλικά από εκείνη την εποχή δείχνουν ότι ο πλανήτης μας δημιουργήθηκε πριν από 4,54 δισεκατομμύρια χρόνια Μέχρι εκείνη τη στιγμή, υπήρχε μόνο ένας θολός δίσκος γύρω από τον Ήλιο, που αποτελείται από αέριο και κοσμική σκόνη. Στη συνέχεια, υπό την επίδραση της βαρύτητας, η σκόνη άρχισε να συλλέγεται σε μικρά σώματα, τα οποία τελικά μετατράπηκαν σε πλανήτες.
Για πολλά εκατομμύρια χρόνια στη Γη δεν υπήρχεδεν υπήρχαν μορφές ζωής. Μετά το αρχαίο επεισόδιο τήξης του ανώτερου μανδύα και την υπερθέρμανση του με την εμφάνιση ενός ωκεανού μάγματος σε αυτή τη γεωσφαίρα, ολόκληρη η παρθένα επιφάνεια της Γης, μαζί με την κύρια και αρχικά πυκνή λιθόσφαιρά της, βυθίστηκαν πολύ γρήγορα στα τήγματα του ανώτερου μανδύας.
Η ατμόσφαιρα εκείνη την εποχή δεν ήταν πυκνή και αποτελούμενη απόαπό δηλητηριώδη αέρια όπως αμμωνία (ΝΗ3), μεθάνιο (CH4), υδρογόνο (Η2), χλώριο (Cl2), θείο. Η θερμοκρασία του έφτασε τους 80 ° С. Η φυσική ραδιενέργεια ήταν πολλές φορές υψηλότερη από την τρέχουσα. Η ζωή σε τέτοιες συνθήκες ήταν αδύνατη.
Πριν από 4,533 δισεκατομμύρια χρόνια η Γη υποτίθεταισυγκρούστηκε με ένα ουράνιο σώμα το μέγεθος του Άρη, τον υποθετικό πλανήτη Θεία. Η σύγκρουση ήταν τόσο δυνατή που τα συντρίμμια από τη σύγκρουση ρίχτηκαν στο διάστημα και σχημάτισαν το φεγγάρι.
Ο σχηματισμός της Σελήνης συνέβαλε στην εμφάνιση της ζωής: προκάλεσε παλίρροιες, που βοήθησαν στον καθαρισμό και τον αερισμό των θαλασσών και σταθεροποίησε τον άξονα περιστροφής της Γης.
Catarchean eon, 4,54-4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν,γνωστό ως το πρωτοπλανητικό στάδιο στην ανάπτυξη της Γης. Καλύπτει το πρώτο μισό της κρυπτοζωικής. Η γη εκείνη την εποχή ήταν ένα κρύο σώμα με σπάνια ατμόσφαιρα και χωρίς υδρόσφαιρα. Σε τέτοιες συνθήκες, δεν μπορούσε να εμφανιστεί ζωή.
Κατά τη διάρκεια του katarchei, η ατμόσφαιρα δεν ήταν πυκνή. Αποτελείται από αέρια και υδρατμούς που εμφανίστηκαν όταν η Γη συγκρούστηκε με αστεροειδείς.
Λόγω του ότι ήταν και η Σελήνηκοντά (μόνο 170 χιλιάδες χιλιόμετρα) στη Γη (το μήκος του ισημερινού είναι 40 χιλιάδες χιλιόμετρα), η μέρα δεν κράτησε πολύ - μόνο 6 ώρες. Όμως, καθώς το φεγγάρι απομακρύνθηκε, η μέρα άρχισε να αυξάνεται.
- Archean Eon (4,0 - 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν)
Πρόκειται για τα πρώτα χημικά ίχνη της ζωής3,5 δισεκατομμύρια χρόνια ανακαλύφθηκαν στους βράχους της Αυστραλίας (Pilbara). Ο οργανικός άνθρακας ανακαλύφθηκε αργότερα σε βράχους που χρονολογούνται 4,1 δισεκατομμύρια χρόνια. Ίσως η ζωή προήλθε ακριβώς από τις θερμές πηγές, όπου υπήρχαν πολλά θρεπτικά συστατικά, συμπεριλαμβανομένων των νουκλεοτιδίων.
Η ζωή στην Αρχαία εξελίχθηκε σε βακτήρια και κυανοβακτήρια. Οδήγησαν έναν τρόπο ζωής κοντά στον πυθμένα: κάλυψαν τον βυθό της θάλασσας με ένα λεπτό στρώμα βλέννας.
Ευάρχεος:
Διήρκεσε 4-3,6 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Οι προκαρυώτες μπορεί να έχουν εμφανιστεί ήδη στο τέλος του Eoarchean. Επιπλέον, οι αρχαιότεροι γεωλογικοί βράχοι - ο σχηματισμός Isua στη Γροιλανδία - ανήκουν στο Eoarchean.
Παλαιόαρχης:
Το Paleoarchean διήρκεσε από 3,6 έως 3,2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Η παλαιότερη μορφή ζωής που χρονολογείται από αυτήν την εποχή βρίσκεται στην Αυστραλία - καλά διατηρημένα υπολείμματα βακτηρίων ηλικίας 3,46 δισεκατομμυρίων ετών.
Μεσοαρχικά:
Στρωματολίτης της Μεσοαρχικής περιόδου
Το Mesoarchean διήρκεσε πριν από 3,2-2,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Οι στρωματολίτες βρίσκονται ήδη στα Μεσοαρχικά.
Neoarchean:
Το Neoarchean διήρκεσε πριν από 2,8-2,5 δισεκατομμύρια χρόνια.Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, εμφανίστηκε φωτοσύνθεση οξυγόνου, η οποία προκάλεσε την καταστροφή του οξυγόνου που συνέβη στο Παλαιοπροτεροζωικό. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα βακτήρια και τα φύκια αναπτύσσονται ενεργά.
Ποιος ήταν ο πρόγονος των ζωντανών οργανισμών;
Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Nagoya στην Ιαπωνία πιστεύουν ότι πριν από την εμφάνιση του πρώτου ζωντανού κυττάρου, υπήρχε ένας κόσμος προ-RNA βασισμένος στα ξενονουκλεϊκά οξέα (XNA).
Σε αντίθεση με τους κλώνους RNA, η αντιγραφή και η συναρμολόγηση του XNA δεν απαιτούν ένζυμα. Οι αλυσίδες ξενονουκλεϊκού οξέος είναι αρκετά σταθερές ώστε να μεταφέρουν γενετικές πληροφορίες.
Είναι επίσης σε θέση να συνδέονται με πρωτεΐνες και έχουν ενζυματικές λειτουργίες όπως ριβοένζυμα (όπως οι επιστήμονες αποκαλούν ριβονουκλεϊκά οξέα που μπορούν να καταλύσουν βιοχημικές αντιδράσεις).
Οι επιστήμονες συνέθεσαν θραύσματα του αλειφατικού (μη κύκλου) νουκλεϊκού οξέος L-threoninol (L-aTNA), το οποίο πιστεύεται ότι υπήρχε πριν από την εμφάνιση του RNA.
Έκαναν επίσης μεγαλύτερη αλυσίδα L-aTNAη οποία ήταν συμπληρωματική με την αρχική αλληλουχία θραυσμάτων, ακριβώς όπως δύο κλώνοι DNA συμπληρωματικοί μεταξύ τους δημιουργούν διπλή έλικα.
Σε δοκιμαστικό σωλήνα υπό ελεγχόμενες συνθήκες περισσότερο απόΚοντά θραύσματα L-aTNA ενώνονται και συνδέονται μεταξύ τους στην μακρύτερη αλυσίδα L-θρεονινόλης. Αυτό συνέβη παρουσία μιας ένωσης που ονομάζεται Ν-κυανοϊμιδαζόλη και ενός μεταλλικού ιόντος όπως το μαγγάνιο, και τα δύο ήταν πιθανότατα παρόντα στην πρώιμη Γη.
Θραύσματα του L-aTNA θα μπορούσαν επίσης να συνδεθούν με DNA και RNA. Αυτό υποδηλώνει ότι ο γενετικός κώδικας μπορεί να μεταφερθεί από DNA και RNA στο L-aTNA και αντίστροφα.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, τα αποτελέσματα της μελέτης θα βοηθήσουν τις μελλοντικές εξελίξεις να δημιουργήσουν τεχνητή ζωή και εργαλεία υψηλής βιοτεχνολογίας, που αποτελούνται από ακυκλικά XNAs.
Διαβάστε περισσότερα:
Δημιουργήθηκε ο πρώτος ακριβής χάρτης του κόσμου. Τι συμβαίνει με όλους τους άλλους;
Οι επιστήμονες εξηγούν την εμφάνιση των «αραχνών» στην επιφάνεια του Άρη
Οι ερευνητές βύθισαν για πρώτη φορά στο βαθύτερο βυθισμένο πλοίο