Milloin maan evoluutio alkoi?
Elämän evoluutio maapallolla alkoi ensimmäisen ilmestymisestä
Sinilevämatot ja arkeat olivat hallitseviaelämänmuoto arkeaanisen ajanjakson alussa ja olivat tuon ajan valtava evoluution askel. Hapen fotosynteesi, joka syntyi noin 2,5 miljardia vuotta sitten, johti lopulta ilmakehän hapettumiseen, joka alkoi noin 2,4 miljardia vuotta sitten.
Varhaisimmat todisteet eukaryooteista ovat peräisin1,8 miljardia vuotta sitten, vaikka ne ovat saattaneet ilmestyä aiemmin - eukaryoottien monipuolistuminen kiihtyi, kun he alkoivat käyttää happea aineenvaihdunnassa. Myöhemmin, noin 1,7 miljardia vuotta sitten, monisoluisia organismeja alkoi ilmestyä erilaistuneiden solujen kanssa erikoistehtävien suorittamiseksi.
Noin 1,2 miljardia vuotta sitten, ensimmäinenlevät ja jo noin 450 miljoonaa vuotta sitten - ensimmäiset korkeammat kasvit. Selkärangattomat ilmestyivät Ediacaran-kaudella, ja selkärankaiset nousivat noin 525 miljoonaa vuotta sitten Kambriumin räjähdyksen aikana.
Permin aikana suurista selkärankaisistaSynapsidit, nisäkkäiden esi-isät, olivat vallitsevia, mutta permin sukupuutto (251 miljoonaa vuotta sitten) tuhosi 96 % kaikista meren lajeista ja 70 % maan selkärankaisista, mukaan lukien useimmat synapsidit.
Toipumisjakson aikana tämän katastrofin jälkeenArkosaurusista tuli yleisimpiä maaselkärankaisia, ja ne korvasivat terapeuttiset eläinlajit triasskauden puolivälissä. Triaskauden lopussa arkosaurusista syntyivät dinosaurukset, jotka hallitsivat Jurassin ja Liitukauden aikana.
Nisäkkäiden esi-isät tuolloin olivatovat pieniä hyönteissyöjiä. Noin 66 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen liitukauden ja paleogeenin sukupuuttotapahtuman jälkeen kaikki muut kuin lintujen dinosaurukset kuolivat sukupuuttoon, jolloin arkosaurusiksi jäivät vain krokotiilit ja linnut.
Sen jälkeen nisäkkäistä tuli nopeastikasvanut koko ja lajike, koska nyt melkein kukaan ei kilpailenut heidän kanssaan. Tällainen joukkojen sukupuutto todennäköisesti nopeutti evoluutiota antamalla uusien organismiryhmien monipuolistua.
Fossiiliset jäännökset osoittavat kukinnankasvit ilmestyivät liitukauden alkuvaiheessa (130 miljoonaa vuotta sitten) tai jonkin verran aikaisemmin ja todennäköisesti auttoivat pölyttävien hyönteisten kehittymisessä. Sosiaaliset hyönteiset ilmestyivät suunnilleen samaan aikaan kuin kukkivat kasvit. Vaikka heillä on vain pieni osa hyönteisten "sukutaulusta", niiden osuus on tällä hetkellä yli puolet kaikista.
Ihmiset ovat yksi kädellisistä, jotka alkoivat käydä pystyssä noin 6 miljoonaa vuotta sitten. Vaikka heidän esi-isiensä aivokoko oli verrattavissa muihin hominideihin, kuten simpansseihin.
Elämän syntyminen
RNA-maailman modernin käsityksen mukaanRibonukleiinihappo (RNA) oli ensimmäinen molekyyli, joka replikoitui itsestään. Miljoonia vuosia olisi voinut kulua ennen kuin ensimmäinen tällainen molekyyli ilmestyi maapallolle. Mutta sen muodostumisen jälkeen elämän syntymisen mahdollisuus ilmestyi planeetallemme.
RNA-molekyyli voi toimia kuten entsyymi, joka yhdistää vapaat nukleotidit komplementaariseksi sekvenssiksi. Näin RNA lisääntyy.
Mutta näitä kemiallisia yhdisteitä ei voida vielä kutsuaelävä olento, koska heillä ei ole kehon rajoja. Kaikilla elävillä organismeilla on tällaiset rajat. Vain kehon sisällä, joka on eristetty hiukkasten ulkoisesta kaoottisesta liikkeestä, voivat tapahtua monimutkaisimmat kemialliset reaktiot, jotka antavat olennolle mahdollisuuden ruokkia, lisääntyä, liikkua ja niin edelleen.
Erillisten onteloiden esiintyminen valtameressä -ilmiö on melko yleinen. Ne muodostuvat veteen joutuvista rasvahapoista (alifaattisista hapoista). Asia on, että molekyylin toinen pää on hydrofiilinen ja toinen on hydrofobinen.
Veteen jääneet rasvahapot muodostavat palloja siten, että molekyylien hydrofobiset päät ovat pallon sisällä. Ehkä RNA-molekyylit alkoivat pudota sellaisiin palloihin.
Eristetty ontelo, jonka ovat luoneet fosfolipidimolekyylit
- Ensimmäinen aineenvaihdunta
Kyky lisääntyä ja kehon rajat -nämä eivät ole kaikki merkkejä, jotka erottavat elävän olennon elottomasta luonnosta. RNA-molekyylin piti säätää aineenvaihduntaprosessia lisääntymään rasvahappojen sisällä.
- Ensimmäinen solujen jakautuminen
Miten ensimmäiset solut, jotka koostuvatRNA-molekyylejä ja rasvahappokalvoja ei tällä hetkellä tunneta. Ehkä kalvon sisään rakennettu uusi RNA-molekyyli alkoi työntyä pois ensimmäisestä.
Loppujen lopuksi yksi heistä mursi kalvon. RNA-molekyylin ohella osa rasvahappomolekyyleistä lähti, mikä muodosti uuden pallon sen ympärille.
Prekambrialainen tai kryptos
Precambrian kesti lähes 4 miljardia vuotta.Tänä aikana maapallolla tapahtui merkittäviä muutoksia: kuori jäähtyi, valtameret ilmestyivät ja mikä tärkeintä, alkeellinen elämä ilmestyi. Tämän fossiilirekisterin jäljet tästä elämästä ovat kuitenkin harvinaisia, koska ensimmäiset organismit olivat pieniä eikä niillä ollut kovia kuoria.
Prekambria muodostaa suurimman osan maapallon geologisesta historiasta - noin 3,8 miljardia vuotta. Lisäksi sen kronologia on paljon vähemmän kehittynyt kuin sitä seuranneen fanerozoikon kronologia.
Syynä tähän on, että orgaaniset jäämätPrekambrian esiintymät ovat erittäin harvinaisia, mikä on eräs näiden muinaisten geologisten muodostumien tunnusmerkeistä. Siksi prekambrialaisten kerrostumien paleontologista tutkimusmenetelmää ei voida soveltaa.
- Catarchean eon (4,54 - 4,0 miljardia vuotta sitten)
Meteoriittien, kivien ja muiden tutkimustuon ajan materiaalit osoittavat, että planeettamme muodostui noin 4,54 miljardia vuotta sitten. Siihen asti Auringon ympärillä oli vain epäselvä levy, joka koostui kaasusta ja kosmisesta pölystä. Sitten painovoiman vaikutuksesta pöly alkoi kerääntyä pieniksi kappaleiksi, jotka lopulta muuttuivat planeetoiksi.
Maapallolla ei ollut moneen miljooniin vuosiinei ollut elämänmuotoja. Ylävaipan sulamisen ja sen ylikuumenemisen jälkeen magmameren ilmaantuessa tähän geosfääriin, koko maan koskematon pinta sekä sen primaarinen ja alun perin tiheä litosfääri upposi hyvin nopeasti ylemmän vaipan sulamiin. vaippa.
Tuolloin ilmapiiri ei ollut tiheä ja se koostuimyrkyllisistä kaasuista, kuten ammoniakki (NH3), metaani (CH4), vety (H2), kloori (Cl2), rikki. Sen lämpötila nousi 80 ° C: seen. Luonnollinen radioaktiivisuus oli monta kertaa suurempi kuin nykyinen. Elämä sellaisissa olosuhteissa oli mahdotonta.
4,533 miljardia vuotta sitten oletetaan maapallontörmäsi taivaankappaleeseen, jonka koko oli Mars, hypoteettinen planeetta Theia. Törmäys oli niin voimakas, että törmäyksestä syntyneet roskat heitettiin avaruuteen ja muodostivat kuu.
Kuun muodostuminen vaikutti elämän syntymiseen: se aiheutti vuorovesien, jotka auttoivat puhdistamaan ja ilmastamaan meriä ja vakauttamaan Maan pyörimisakselia.
Catarchean eon, 4,54-4 miljardia vuotta sitten,tunnetaan protoplanetaarisena vaiheena maapallon kehityksessä. Kattaa salauksen ensimmäisen puoliskon. Maa oli tuolloin kylmä ruumis, jossa ilmapiiri oli harvinainen eikä siinä ollut hydrosfääriä. Tällaisissa olosuhteissa elämää ei voi esiintyä.
Katarkein aikana ilmapiiri ei ollut tiheä. Se koostui kaasuista ja vesihöyrystä, jotka ilmestyivät, kun maa törmäsi asteroidien kanssa.
Johtuen siitä, että Kuu oli myöslähellä (vain 170 tuhatta km) Maata (päiväntasaajan pituus on 40 tuhatta km), päivä ei kestänyt kauan - vain 6 tuntia. Mutta kun kuu siirtyi pois, päivä alkoi lisääntyä.
- Archean Eon (4,0 - 2,5 miljardia vuotta sitten)
Ensimmäiset kemialliset elämän jäljet ovat noinAustralian (Pilbara) kallioista on löydetty 3,5 miljardia vuotta. Orgaanista hiiltä löydettiin myöhemmin kivistä, joiden historia on 4,1 miljardia vuotta. Ehkä elämä on alkanut kuumissa lähteissä, joissa oli monia ravintoaineita, mukaan lukien nukleotidit.
Elämä Archeanissa kehittyi bakteereiksi ja syanobakteereiksi. He johtivat lähes pohjan elämäntyyliä: he peittivät merenpohjan ohuella limakerroksella.
Eoarcheus:
Se kesti 4-3,6 miljardia vuotta sitten. Prokaryootit ovat saattaneet ilmestyä jo Eoarkean lopussa. Lisäksi vanhimmat geologiset kivet - Isovan muodostuma Grönlannissa - kuuluvat Eoarkean alueelle.
Paleoarkea:
Paleoarkea kesti 3,6 - 3,2 miljardia vuotta sitten. Vanhin tältä ajalta peräisin oleva elämänmuoto löytyy Australiasta - hyvin säilyneet 3,46 miljardin vuoden ikäisten bakteerien jäänteet.
Mesoarkea:
Mesoarkean ajan stromatoliitti
Mesoarkealainen kesti 3,2-2,8 miljardia vuotta sitten. Stromatoliitteja löytyy jo Mesoarkeasta.
Uusarkealainen:
Neoarkean kesti 2,8-2,5 miljardia vuotta sitten.Tänä aikana ilmestyi happifotosynteesi, joka aiheutti paleoproterotsoisessa tapahtuneen happikatastrofin. Tänä aikana bakteerit ja levät kehittyvät aktiivisesti.
Mikä oli elävien organismien esi-isä?
Japanin Nagoyan yliopiston tutkijat uskovat, että ennen ensimmäisen elävän solun syntyä oli olemassa ksenonukleiinihappoihin (XNA) perustuva pre-RNA-maailma.
Toisin kuin RNA-säikeet, XNA:n replikaatio ja kokoaminen eivät vaadi entsyymejä. Ksenonukleiinihappoketjut ovat riittävän stabiileja kuljettamaan geneettistä tietoa.
Ne pystyvät myös sitoutumaan proteiineihin ja niillä on entsymaattisia toimintoja, kuten ribotsyymit (kuten tutkijat kutsuvat ribonukleiinihapoiksi, jotka voivat katalysoida biokemiallisia reaktioita).
Tiedemiehet syntetisoivat fragmentteja alifaattisesta (ei-syklistä) nukleiinihaposta L-treoninolista (L-aTNA), jonka uskotaan olleen olemassa ennen RNA:n tuloa.
He tekivät myös pidemmän L-aTNA-ketjun,joka oli komplementaarinen fragmenttien alkuperäiselle sekvenssille, aivan kuten kaksi toisiinsa komplementaarista DNA-säiettä muodostavat kaksoiskierteen.
Koeputkessa kontrolloiduissa olosuhteissa ylilyhyet L-aTNA-fragmentit yhdistyvät ja sitoutuvat toisiinsa pidemmällä L-treoninoliketjulla. Tämä tapahtui N-syanoimidatsolin nimisen yhdisteen ja metalli-ionin, kuten mangaanin, läsnä ollessa todennäköisimmin varhaisessa maapallossa.
L-aTNA: n fragmentit voisivat myös sitoutua DNA: han ja RNA: han. Tämä viittaa siihen, että geneettinen koodi voidaan siirtää DNA: sta ja RNA: sta L-aTNA: han ja päinvastoin.
Tutkijoiden mukaan tutkimuksen tulokset auttavat tulevaa kehitystä luomaan keinotekoisen elämän ja erittäin toimivia asyklisistä XNA: ista koostuvia bioteknologian työkaluja.
Lue lisää:
Ensimmäinen tarkka maailmankartta luotiin. Mitä vikaa kaikilla muilla on?
Tutkijat selittävät "hämähäkkien" esiintymisen Marsin pinnalla
Tutkijat syöksyivät ensimmäistä kertaa syvimpään upotettuun alukseen