Quando è iniziata l'evoluzione della vita sulla Terra?
L'evoluzione della vita sulla Terra è iniziata con la comparsa dei primi
I tappetini cianobatterici e gli archaea erano dominantiforma di vita all'inizio del periodo Archeano e costituirono un enorme passo evolutivo di quel tempo. La fotosintesi dell’ossigeno, avvenuta circa 2,5 miliardi di anni fa, portò infine all’ossigenazione dell’atmosfera, iniziata circa 2,4 miliardi di anni fa.
Le prime prove di eucarioti risalgono a1,8 miliardi di anni fa, sebbene possano essere apparsi prima, la diversificazione degli eucarioti è accelerata quando hanno iniziato a utilizzare l'ossigeno nel loro metabolismo. Successivamente, circa 1,7 miliardi di anni fa, iniziarono ad apparire organismi multicellulari con cellule differenziate per svolgere funzioni specializzate.
Circa 1,2 miliardi di anni fa, il primoalghe, e già circa 450 milioni di anni fa - le prime piante superiori. Gli invertebrati apparvero durante il periodo ediacarano e i vertebrati sorsero circa 525 milioni di anni fa durante l'esplosione del Cambriano.
Durante il periodo Permiano da grandi vertebratiI sinapsidi, gli antenati dei mammiferi, predominavano, ma gli eventi dell’estinzione del Permiano (251 milioni di anni fa) distrussero il 96% di tutte le specie marine e il 70% delle specie di vertebrati terrestri, compresa la maggior parte dei sinapsidi.
Durante il periodo di recupero dopo questo disastroGli arcosauri divennero i vertebrati terrestri più diffusi e sostituirono i terapsidi nel Triassico medio. Alla fine del Triassico, gli arcosauri diedero origine ai dinosauri che dominarono durante il Giurassico e il Cretaceo.
Gli antenati dei mammiferi a quel tempo eranosono piccoli animali insettivori. Dopo l'estinzione del Cretaceo-Paleogene, avvenuta circa 66 milioni di anni fa, tutti i dinosauri non aviari si estinsero, lasciando come arcosauri solo coccodrilli e uccelli.
Dopo di ciò, i mammiferi sono diventati rapidamenteaumento di dimensioni e varietà, poiché ormai quasi nessuno ha gareggiato con loro. Tali estinzioni di massa probabilmente hanno accelerato l'evoluzione consentendo a nuovi gruppi di organismi di diversificarsi.
I resti fossili mostrano quella fioriturale piante apparvero nel primo Cretaceo (130 milioni di anni fa) o un po 'prima, e probabilmente aiutarono a far evolvere gli insetti impollinatori. Gli insetti sociali apparvero più o meno nello stesso periodo delle piante da fiore. Sebbene occupino solo una piccola parte del "pedigree" degli insetti, attualmente rappresentano più della metà del totale.
Gli esseri umani sono uno dei primati che hanno iniziato a camminare in posizione eretta circa 6 milioni di anni fa. Sebbene la dimensione del cervello dei loro antenati fosse paragonabile a quella di altri ominidi, come gli scimpanzé.
L'emergere della vita
Secondo il concetto moderno del mondo RNA,L'acido ribonucleico (RNA) è stata la prima molecola a diventare auto-replicante. Potrebbero essere passati milioni di anni prima che la prima di queste molecole apparisse sulla Terra. Ma dopo la sua formazione, la possibilità dell'emergere della vita è apparsa sul nostro pianeta.
La molecola di RNA può funzionare come un enzima, unendo i nucleotidi liberi in una sequenza complementare. Ecco come si moltiplica l'RNA.
Ma questi composti chimici non possono ancora essere chiamatiun essere vivente, poiché non hanno confini corporei. Qualsiasi organismo vivente ha tali confini. Solo all'interno di un corpo isolato dal movimento caotico esterno delle particelle possono avvenire le reazioni chimiche più complesse, permettendo alla creatura di nutrirsi, riprodursi, muoversi e così via.
La comparsa di cavità isolate nell'oceano -il fenomeno è abbastanza comune. Sono formati da acidi grassi (acidi alifatici) che entrano nell'acqua. Il fatto è che un'estremità della molecola è idrofila e l'altra è idrofoba.
Gli acidi grassi intrappolati nell'acqua formano sfere in modo tale che le estremità idrofobiche delle molecole siano all'interno della sfera. Forse le molecole di RNA hanno cominciato a cadere in tali sfere.
Una cavità isolata creata da molecole fosfolipidiche
- Primo metabolismo
La capacità di riprodursi e la presenza dei confini del corpo -questi non sono tutti i segni che distinguono un essere vivente dalla natura inanimata. Per riprodursi all'interno di una sfera di acidi grassi, la molecola di RNA doveva regolare il processo metabolico.
- Prima divisione cellulare
Come sono fatte le prime cellule, composte daLe molecole di RNA e le membrane degli acidi grassi sono attualmente sconosciute. Forse la nuova molecola di RNA costruita all'interno della membrana ha cominciato ad allontanarsi dalla prima.
Alla fine, uno di loro ha sfondato la membrana. Insieme alla molecola di RNA, una parte delle molecole di acido grasso è rimasta, che ha formato una nuova sfera attorno ad essa.
Precambriano o criptoso
Il Precambriano è durato quasi 4 miliardi di anni.Durante questo periodo di tempo, si verificarono cambiamenti significativi sulla Terra: la crosta si raffreddò, apparvero gli oceani e, soprattutto, apparve la vita primitiva. Tuttavia, le tracce di questa vita nella documentazione fossile sono rare, poiché i primi organismi erano piccoli e non avevano gusci duri.
Il Precambriano rappresenta la maggior parte della storia geologica della Terra, circa 3,8 miliardi di anni. Inoltre, la sua cronologia è molto meno sviluppata di quella del Fanerozoico che lo seguì.
La ragione di ciò è che i residui organici inI depositi precambriani sono estremamente rari, che è una delle caratteristiche distintive di queste antiche formazioni geologiche. Pertanto, il metodo di studio paleontologico non è applicabile agli strati precambriani.
- Eone catarcheano (4,54 - 4,0 miliardi di anni fa)
Ricerca di meteoriti, rocce e altroi materiali di quel periodo mostrano che il nostro pianeta si è formato circa 4,54 miliardi di anni fa. Fino a quel momento, c'era solo un disco sfocato attorno al Sole, composto da gas e polvere cosmica. Quindi, sotto l'influenza della gravità, la polvere iniziò a raccogliersi in piccoli corpi, che alla fine si trasformarono in pianeti.
Per molti milioni di anni sulla Terra non c'è statonon c'erano forme di vita. Dopo l'episodio Archeano di scioglimento del mantello superiore e il suo surriscaldamento con l'emersione di un oceano di magma in questa geosfera, l'intera superficie incontaminata della Terra, insieme alla sua litosfera primaria e inizialmente densa, sprofondò molto rapidamente nei fusi del mantello superiore. mantello.
L'atmosfera a quel tempo non era densa e consisteva inda gas velenosi come ammoniaca (NH3), metano (CH4), idrogeno (H2), cloro (Cl2), zolfo. La sua temperatura ha raggiunto gli 80 ° . La radioattività naturale era molte volte superiore a quella attuale. La vita in tali condizioni era impossibile.
4.533 miliardi di anni fa si suppone che la Terrasi scontrò con un corpo celeste delle dimensioni di Marte, l'ipotetico pianeta Theia. La collisione è stata così forte che i detriti della collisione sono stati lanciati nello spazio e hanno formato la luna.
La formazione della Luna ha contribuito all'emergere della vita: ha causato le maree, che hanno contribuito a purificare e aerare i mari, e ha stabilizzato l'asse di rotazione della Terra.
Eone catarcheano, 4,54-4 miliardi di anni fa,noto come lo stadio protoplanetario nello sviluppo della Terra. Copre la prima metà del criptozoico. La terra a quel tempo era un corpo freddo con un'atmosfera rarefatta e senza idrosfera. In tali condizioni, nessuna vita potrebbe apparire.
Durante il katarchei, l'atmosfera non era densa. Consisteva di gas e vapore acqueo che apparvero quando la Terra entrò in collisione con gli asteroidi.
A causa del fatto che anche la Luna lo eravicino (solo 170mila km) alla Terra (la lunghezza dell'equatore è di 40mila km), la giornata non è durata a lungo - solo 6 ore. Ma, man mano che la luna si allontanava, il giorno cominciava ad aumentare.
- Eone Archeano (4,0 - 2,5 miliardi di anni fa)
Le prime tracce chimiche di vita sono circaNelle rocce dell'Australia (Pilbara) sono stati scoperti 3,5 miliardi di anni. Il carbonio organico è stato successivamente scoperto in rocce risalenti a 4,1 miliardi di anni. Forse la vita ha avuto origine nelle sorgenti termali, dove c'erano molte sostanze nutritive, inclusi i nucleotidi.
La vita nell'Archeano si è evoluta in batteri e cianobatteri. Conducevano uno stile di vita vicino al fondo: coprivano il fondo del mare con un sottile strato di muco.
Eoarcheo:
È durato 4-3,6 miliardi di anni fa. I procarioti potrebbero essere apparsi già alla fine dell'Eoarcheano. Inoltre, le rocce geologiche più antiche - la Formazione Isua in Groenlandia - appartengono all'Eoarchean.
Paleoarcheano:
Il paleoarcheano è durato da 3,6 a 3,2 miliardi di anni fa. La più antica forma di vita risalente a questa era si trova in Australia: resti ben conservati di batteri di 3,46 miliardi di anni.
Mesoarcheano:
Stromatolite del periodo mesoarcheo
Il mesoarcheo è durato 3,2-2,8 miliardi di anni fa. Le stromatoliti si trovano già nel Mesoarcheo.
Neoarcheano:
Neoarchean è durato 2,8-2,5 miliardi di anni fa.Durante questo periodo apparve la fotosintesi dell'ossigeno, che causò la catastrofe dell'ossigeno avvenuta nel Paleoproterozoico. Durante questo periodo si sviluppano attivamente batteri e alghe.
Qual è stato il progenitore degli organismi viventi?
Gli scienziati dell'Università di Nagoya in Giappone ritengono che prima della comparsa della prima cellula vivente esistesse un mondo pre-RNA basato sugli acidi xenonucleici (XNA).
A differenza dei filamenti di RNA, la replicazione e l'assemblaggio dell'XNA non richiedono enzimi. Le catene di acido xenonucleico sono sufficientemente stabili da trasportare informazioni genetiche.
Sono anche in grado di legarsi alle proteine e hanno funzioni enzimatiche come i ribozimi (come gli scienziati chiamano acidi ribonucleici che possono catalizzare reazioni biochimiche).
Gli scienziati hanno sintetizzato frammenti dell'acido nucleico alifatico (non ciclo) L-treoninolo (L-aTNA), che si ritiene esistesse prima dell'avvento dell'RNA.
Hanno anche creato una catena di L-aTNA più lunga,che era complementare alla sequenza originale di frammenti, proprio come due filamenti di DNA complementari tra loro creano una doppia elica.
In una provetta in condizioni controllate più dibrevi frammenti di L-aTNA si uniscono e si legano tra loro sulla catena più lunga di L-treoninolo. Ciò è accaduto in presenza di un composto chiamato N-cianoimidazolo e di uno ione metallico come il manganese, entrambi molto probabilmente presenti sulla Terra primordiale.
Frammenti di L-aTNA potrebbero anche legarsi a DNA e RNA. Ciò suggerisce che il codice genetico può essere trasferito da DNA e RNA a L-aTNA e viceversa.
Secondo gli scienziati, i risultati dello studio aiuteranno gli sviluppi futuri a creare vita artificiale e strumenti biotecnologici altamente funzionali, costituiti da XNA aciclici.
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