Mikor kezdődött a földi élet fejlődése?
A földi élet kialakulása az első megjelenésével kezdődött
A cianobaktériumok és archaeák voltak a dominánsakéletforma az archeai korszak elején, és akkoriban hatalmas evolúciós lépés volt. Az oxigén fotoszintézis, amely körülbelül 2,5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki, végül a légkör oxigénnel való feltöltéséhez vezetett, ami körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt kezdődött.
Az eukarióták legkorábbi bizonyítéka1,8 milliárd évvel ezelőtt, bár valószínűleg korábban jelentek meg - az eukarióták diverzifikációja felgyorsult, amikor elkezdtek oxigént használni anyagcseréjükben. Később, mintegy 1,7 milliárd évvel ezelőtt, többsejtű szervezetek kezdtek megjelenni differenciált sejtekkel speciális funkciók ellátására.
Körülbelül 1,2 milliárd évvel ezelőtt az elsőalgák, és már körülbelül 450 millió évvel ezelőtt - az első magasabb növények. A gerinctelenek az ediacarai időszakban jelentek meg, és a gerincesek körülbelül 525 millió évvel ezelőtt keletkeztek a kambriumi robbanás során.
A perm korszakban nagygerincesekbőlA szinapszidok, az emlősök ősei voltak túlsúlyban, de a permi kihalás (251 millió évvel ezelőtt) az összes tengeri faj 96%-át és a szárazföldi gerinces fajok 70%-át, köztük a legtöbb szinapszidát is elpusztította.
A katasztrófa utáni helyreállítási időszakbanAz arkoszauruszok lettek a legelterjedtebb szárazföldi gerincesek, és a triász közepén felváltották a terápiás állatokat. A triász végén az arkosauruszokból születtek a dinoszauruszok, amelyek a jura és a kréta időszakában uralkodtak.
Az emlősök ősei abban az időben voltakkis rovarevő állatok. A kréta-paleogén kihalási esemény után, amely körülbelül 66 millió évvel ezelőtt történt, az összes nem madár dinoszaurusz kihalt, és csak a krokodilok és a madarak maradtak archosauruszként.
Ezt követően az emlősök gyorsan válnakméretének és változatosságának növekedése, mivel most szinte senki sem versenyzett velük. Az ilyen tömeges kihalások valószínűleg felgyorsítják az evolúciót, lehetővé téve az új organizmuscsoportok diverzifikálódását.
A kövületek maradványai azt mutatják, hogy virágzika növények a kréta korszakában (130 millió évvel ezelőtt) vagy valamivel korábban jelentek meg, és valószínűleg hozzájárultak a beporzó rovarok fejlődéséhez. A társadalmi rovarok nagyjából egy időben jelentek meg a virágzó növényekkel. Noha a rovarok „törzskönyvének” csak egy kis részét foglalják el, jelenleg a teljes szám több mint felét teszik ki.
Az emberek azok a prímások, akik körülbelül 6 millió évvel ezelőtt kezdtek egyenesen járni. Bár őseik agymérete összehasonlítható volt más hominidákkal, például a csimpánzokkal.
Az élet megjelenése
Az RNS világ modern koncepciója szerintA ribonukleinsav (RNS) volt az első molekula, amely önreplikálódott. Milliók teltek el, mire az első ilyen molekula megjelent a Földön. Megalakulása után azonban az élet megjelenésének lehetősége megjelent bolygónkon.
Az RNS-molekula enzimként működhet, és a szabad nukleotidokat egy komplementer szekvenciává kapcsolja össze. Így szaporodik az RNS.
De ezek a kémiai vegyületek még nem nevezhetőkélőlény, mivel nincs testhatáruk. Bármely élő szervezetnek vannak ilyen határai. Csak a részecskék külső kaotikus mozgásától elszigetelt testen belül mehetnek végbe komplex kémiai reakciók, amelyek lehetővé teszik a lény táplálkozását, szaporodását, mozgását és így tovább.
Elszigetelt üregek megjelenése az óceánban -a jelenség elég gyakori. A vízbe kerülő zsírsavak (alifás savak) képezik őket. A helyzet az, hogy a molekula egyik vége hidrofil, a másik pedig hidrofób.
A vízbe szorult zsírsavak gömböket képeznek úgy, hogy a molekulák hidrofób végei a gömb belsejében vannak. Talán az RNS-molekulák elkezdtek ilyen szférákba esni.
Foszfolipid molekulák által létrehozott izolált üreg
- Első anyagcsere
A szaporodás képessége és a testhatárok jelenléte -ezek nem mind azok a jelek, amelyek megkülönböztetik az élő lényt az élettelen természettől. A zsírsavak szférájában történő szaporodáshoz az RNS-molekulának módosítania kellett az anyagcsere folyamatát.
- Első sejtosztódás
Hogyan keletkeztek az első sejtek, amelyek aAz RNS molekulák és a zsírsav membránok jelenleg nem ismertek. Talán a membránba épített új RNS-molekula kezdett eltávolodni az elsőtől.
Végül egyikük áttört a membránon. Az RNS-molekulával együtt a zsírsavmolekulák egy része távozott, amelyek új gömböt képeztek körülötte.
Prekambriás vagy kriptóz
A prekambri csaknem 4 milliárd évig tartott.Ebben az időszakban jelentős változások történtek a Földön: lehűlt a kéreg, megjelentek az óceánok, és ami a legfontosabb, a primitív élet jelent meg. Ennek az életnek a nyoma a fosszilis nyilvántartásban ritka, mivel az első organizmusok kicsik voltak és nem voltak kemény héjak.
A prekambrium a Föld geológiai történetének nagy részét – körülbelül 3,8 milliárd évet – teszi ki. Ráadásul kronológiája sokkal kevésbé fejlett, mint az azt követő fanerozoikumé.
Ennek oka az, hogy a szerves szermaradványokA prekambriumi lerakódások rendkívül ritkák, ami ezen ősi geológiai képződmények egyik jellegzetes jellemzője. Ezért a prekambriai rétegek paleontológiai vizsgálati módszere nem alkalmazható.
- Catarchean eon (4,54 - 4,0 milliárd évvel ezelőtt)
Meteoritok, sziklák és mások kutatásaaz akkori anyagok azt mutatják, hogy bolygónk körülbelül 4,54 milliárd évvel ezelőtt alakult ki. Addig a Nap körül csak egy elmosódott korong volt, amely gázból és kozmikus porból állt. Aztán a gravitáció hatására a por elkezdett kis testekké gyűlni, amelyek végül bolygókká változtak.
Sok millió éven át nem volt a Földönnem voltak életformák. A felső köpeny olvadásának archeáni epizódja és túlmelegedése után a magma-óceán megjelenésével ebben a geoszférában a Föld teljes érintetlen felszíne, elsődleges és kezdetben sűrű litoszférájával együtt nagyon gyorsan a felső köpeny olvadékaiba süllyedt. palást.
Az akkori légkör nem volt sűrű, és abból álltmérgező gázokból, például ammónia (NH3), metán (CH4), hidrogén (H2), klór (Cl2), kén. Hőmérséklete elérte a 80 ° С. A természetes radioaktivitás sokszor nagyobb volt, mint a jelenlegi. Az élet ilyen körülmények között lehetetlen volt.
4,533 milliárd évvel ezelőtt feltételezik a Földetakkora égitesttel ütközött, mint a Mars, a hipotetikus Theia bolygó. Az ütközés olyan erős volt, hogy az ütközés során keletkezett törmeléket az űrbe dobták, és így alakult ki a Hold.
A Hold kialakulása hozzájárult az élet kialakulásához: árapályt okozott, ami segített a tengerek megtisztításában és levegőztetésében, valamint stabilizálta a Föld forgástengelyét.
Catarchean eon, 4,54-4 milliárd évvel ezelőtt,a Föld fejlődésének protoplanetáris szakaszaként ismert. A kriptozoikum első felét fedi le. A föld ekkor hideg test volt, ritka atmoszférával és hidroszférával. Ilyen körülmények között élet nem jelenhet meg.
A katarchei alatt a légkör nem volt sűrű. Olyan gázokból és vízgőzökből állt, amelyek akkor jelentek meg, amikor a Föld ütközött az aszteroidákkal.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a Hold isközel (csak 170 ezer km) a Földhöz (az Egyenlítő hossza 40 ezer km), a nap nem tartott sokáig - csak 6 óra. De ahogy a hold távolodott, a nap növekedni kezdett.
- Archean Eon (4,0 - 2,5 milliárd évvel ezelőtt)
Az élet első kémiai nyomai kb3,5 milliárd évet fedeztek fel Ausztrália (Pilbara) szikláin. A szerves szenet később 4,1 milliárd évre nyúló kőzetekben fedezték fel. Talán az élet forró forrásokból származik, ahol sok tápanyag volt, beleértve a nukleotidokat is.
Az archeáni élet baktériumokká és cianobaktériummá fejlődött. Fenékközeli életmódot folytattak: a tenger fenekét vékony nyákréteg borította.
Eoarcheus:
4-3,6 milliárd évvel ezelőtt tartott. A prokarióták már az Eoarchean végén megjelentek. Ezenkívül a legősibb geológiai kőzetek - a grönlandi Isua Formáció - az Eoarcheanhoz tartoznak.
Paleoarchean:
A paleoarchean 3,6-3,2 milliárd évvel ezelőtt tartott. A legrégebbi életkor erre a korszakra nyúlik vissza Ausztráliában - 3,46 milliárd éves baktériumok jól megőrzött maradványai.
Mesoarchean:
A mezoarchiai korszak sztromatolitja
A Mesoarchean 3,2-2,8 milliárd évvel ezelőtt tartott. A sztromatolitok már megtalálhatók a Mezoarchiában.
Neoarchean:
A Neoarchean 2,8-2,5 milliárd évvel ezelőtt tartott.Ebben az időszakban megjelent az oxigén fotoszintézise, amely a paleoproterozoikumban bekövetkezett oxigénkatasztrófát okozta. Ebben az időszakban a baktériumok és az algák aktívan fejlődnek.
Mi volt az élő szervezetek őse?
A japán Nagoya Egyetem tudósai úgy vélik, hogy az első élő sejt megjelenése előtt létezett egy xenonukleinsavakon (XNA) alapuló pre-RNS-világ.
Az RNS-láncokkal ellentétben az XNS replikációjához és összeállításához nincs szükség enzimekre. A xenonukleinsavláncok elég stabilak ahhoz, hogy genetikai információt hordozzanak.
Képesek kötődni a fehérjékhez és enzimatikus funkciókkal rendelkeznek, mint például a ribozimek (ahogy a tudósok ribonukleinsavaknak nevezik, amelyek biokémiai reakciókat katalizálhatnak).
A tudósok az L-treoninol (L-aTNA) alifás (nem ciklusú) nukleinsav fragmentumait szintetizálták, amelyről úgy gondolják, hogy az RNS megjelenése előtt létezett.
Készítettek egy hosszabb L-aTNA láncot is,amely komplementer volt a fragmensek eredeti szekvenciájával, ahogy két, egymást kiegészítő komplementer DNS-szál kettős spirált hoz létre.
Kémcsőben ellenőrzött körülmények között több minta rövid L-aTNS-fragmensek összeállnak és a hosszabb L-treoninol-láncon kötődnek egymáshoz. Ez egy N-ciano-imidazol nevű vegyület és egy fémion, például mangán jelenlétében történt, amelyek mindkettő valószínűleg jelen volt a Föld elején.
Az L-aTNS töredékei a DNS-hez és az RNS-hez is kapcsolódhatnak. Ez arra utal, hogy a genetikai kód átvihető a DNS-ből és az RNS-ből az L-aTNS-be, és fordítva.
A tudósok szerint a tanulmány eredményei elősegítik a jövőbeli fejlesztéseket a mesterséges élet és az aciklusos XNS-ekből álló, rendkívül funkcionális biotechnológiai eszközök létrehozásában.
Olvass tovább:
Létrehozták az első pontos világtérképet. Mi a baj mindenki mással?
A tudósok elmagyarázzák a "pókok" megjelenését a Mars felszínén
A kutatók először zuhantak a legmélyebben elsüllyedt hajóra