Kada prasidėjo gyvenimo Žemėje evoliucija?
Gyvybės evoliucija Žemėje prasidėjo nuo pirmosios
Dominavo cianobakteriniai kilimėliai ir archėjosgyvybės forma archeaninio laikotarpio pradžioje ir buvo didžiulis to meto evoliucijos žingsnis. Deguonies fotosintezė, atsiradusi maždaug prieš 2,5 milijardo metų, galiausiai paskatino atmosferos prisotinimą deguonimi, kuri prasidėjo maždaug prieš 2,4 milijardo metų.
Ankstyviausi eukariotų įrodymai yra nuoPrieš 1,8 milijardo metų, nors jie galėjo pasirodyti anksčiau - eukariotų įvairinimas pagreitėjo, kai jie pradėjo naudoti deguonį medžiagų apykaitoje. Vėliau, maždaug prieš 1,7 milijardo metų, specializuotoms funkcijoms atlikti pradėjo rodytis daugialąsčiai organizmai su diferencijuotomis ląstelėmis.
Maždaug prieš 1,2 milijardo metų pirmasisdumblių, o jau maždaug prieš 450 milijonų metų - pirmieji aukštesni augalai. Bestuburiai pasirodė Ediacaran laikotarpiu, o stuburiniai atsirado maždaug prieš 525 milijonus metų per Kambro sprogimą.
Permo laikotarpiu nuo didelių stuburinių gyvūnųVyravo sinapsidės, žinduolių protėviai, tačiau permo išnykimo įvykiai (prieš 251 milijoną metų) sunaikino 96% visų jūrinių rūšių ir 70% sausumos stuburinių rūšių, įskaitant daugumą sinapsidių.
Atsigavimo laikotarpiu po šios nelaimėsArchozaurai tapo labiausiai paplitusiais sausumos stuburiniais gyvūnais ir Triaso viduryje pakeitė terapines. Triaso pabaigoje iš archozaurų atsirado dinozaurai, kurie dominavo juros ir kreidos periodais.
Žinduolių protėviai tuo metu buvoyra smulkūs vabzdžiaėdžiai gyvūnai. Po kreidos ir paleogeno išnykimo įvykio, įvykusio maždaug prieš 66 milijonus metų, visi ne paukščių dinozaurai išnyko, o archozaurai liko tik krokodilai ir paukščiai.
Po to žinduoliai greitai tapopadidėjo dydis ir įvairovė, nes dabar beveik niekas su jais nekonkuravo. Toks masinis išnykimas greičiausiai pagreitino evoliuciją, leisdamas paįvairinti naujas organizmų grupes.
Iškastinės liekanos rodo tą žydėjimąaugalai atsirado ankstyvuoju kreidos periodu (prieš 130 milijonų metų) arba šiek tiek anksčiau ir tikriausiai padėjo išsivystyti apdulkinantiems vabzdžiams. Socialiniai vabzdžiai pasirodė maždaug tuo pačiu metu kaip ir žydintys augalai. Nors jie užima tik nedidelę dalį vabzdžių „kilmės“, šiuo metu jie sudaro daugiau nei pusę visų.
Žmonės yra vienas iš primatų, pradėjusių vaikščioti tiesiai maždaug prieš 6 milijonus metų. Nors jų protėvių smegenų dydis buvo panašus į kitų hominidų, tokių kaip šimpanzės, dydį.
Gyvenimo atsiradimas
Pagal šiuolaikinę RNR pasaulio sampratą,ribonukleino rūgštis (RNR) buvo pirmoji molekulė, kuri savireplikavosi. Iki pirmosios tokios molekulės pasirodymo Žemėje galėjo praeiti milijonai metų. Bet po jo susiformavimo mūsų planetoje atsirado gyvybės atsiradimo galimybė.
RNR molekulė gali veikti kaip fermentas, sujungdama laisvus nukleotidus į komplementarią seką. Taip dauginasi RNR.
Bet šių cheminių junginių dar negalima pavadintigyva būtybė, nes jie neturi kūno ribų. Bet kuris gyvas organizmas turi tokias ribas. Tik nuo išorinio chaotiško dalelių judėjimo izoliuoto kūno viduje gali vykti kompleksinės cheminės reakcijos, leidžiančios padarui maitintis, daugintis, judėti ir pan.
Atskirų ertmių atsiradimas vandenyne -reiškinys gana dažnas. Jas sudaro riebalų rūgštys (alifatinės rūgštys), kurios patenka į vandenį. Reikalas tas, kad vienas molekulės galas yra hidrofilinis, o kitas – hidrofobinis.
Vandenyje įstrigusios riebalų rūgštys formuoja sferas taip, kad hidrofobiniai molekulių galai yra sferos viduje. Galbūt RNR molekulės pradėjo kristi į tokias sferas.
Izoliuota ertmė, sukurta fosfolipidinių molekulių
- Pirmoji medžiagų apykaita
Gebėjimas daugintis ir kūno ribų buvimas -tai ne visi ženklai, skiriantys gyvąją būtybę nuo negyvosios gamtos. Norėdama daugintis riebalų rūgščių sferoje, RNR molekulė turėjo sureguliuoti medžiagų apykaitos procesą.
- Pirmasis ląstelių dalijimasis
Kaip atsirado pirmosios ląstelės, susidedančios išRNR molekulės ir riebalų rūgščių membranos šiuo metu nežinomos. Galbūt nauja RNR molekulė, pastatyta membranos viduje, pradėjo stumtis nuo pirmosios.
Galų gale vienas iš jų prasiveržė per membraną. Kartu su RNR molekule liko dalis riebalų rūgščių molekulių, kurios aplink ją suformavo naują sferą.
Prekambrija arba kriptozė
Prekambrija truko beveik 4 milijardus metų.Šiuo laikotarpiu Žemėje įvyko reikšmingi pokyčiai: pluta atvėso, atsirado vandenynai ir, svarbiausia, atsirado primityvi gyvybė. Tačiau šio gyvenimo pėdsakai iškastiniame įraše yra reti, nes pirmieji organizmai buvo maži ir neturėjo kietų kriauklių.
Prekambras sudaro didžiąją dalį Žemės geologinės istorijos – apie 3,8 milijardo metų. Be to, jo chronologija yra daug mažiau išplėtota nei po jo sekusio fanerozojaus.
To priežastis yra ta, kad organinės liekanosIkikampio telkiniai yra ypač reti, o tai yra vienas iš šių senovės geologinių darinių išskirtinių bruožų. Todėl prekambro sluoksnių paleontologinis tyrimo metodas netaikomas.
- Katarėjos eonas (prieš 4,54–4,0 mlrd. Metų)
Meteoritų, uolienų ir kitų tyrimaito meto medžiagos rodo, kad mūsų planeta susiformavo maždaug prieš 4,54 milijardo metų. Iki to laiko aplink Saulę buvo tik neryškus diskas, susidedantis iš dujų ir kosminių dulkių. Tada, veikiant gravitacijai, dulkės pradėjo kauptis į mažus kūnus, kurie ilgainiui virto planetomis.
Daugelį milijonų metų Žemėje nebuvogyvybės formų nebuvo. Po archeaninio viršutinės mantijos tirpimo epizodo ir perkaitimo, kai šioje geosferoje atsirado magmos vandenynas, visas nesugadintas Žemės paviršius kartu su pirmine ir iš pradžių tankia litosfera labai greitai nugrimzdo į viršutinės dalies tirpalus. mantija.
Tuo metu atmosfera nebuvo tanki ir susidarėiš nuodingų dujų, tokių kaip amoniakas (NH3), metanas (CH4), vandenilis (H2), chloras (Cl2), siera. Jo temperatūra siekė 80 ° С. Natūralus radioaktyvumas buvo daug kartų didesnis nei dabartinis. Gyvenimas tokiomis sąlygomis buvo neįmanomas.
Manoma, kad prieš 4,533 mlrd. Metų Žemėsusidūrė su Marso dydžio hipotetine Teėjos planeta dangaus kūnu. Susidūrimas buvo toks stiprus, kad susidūrimo šiukšlės buvo išmestos į kosmosą ir suformavo mėnulį.
Mėnulio susidarymas prisidėjo prie gyvybės atsiradimo: sukėlė potvynius, atoslūgius, kurie padėjo išvalyti ir aeruoti jūras, stabilizavo Žemės sukimosi ašį.
Katarėjos eonas, prieš 4,54–4 milijardus metų,žinomas kaip protoplanetinis Žemės vystymosi etapas. Apima pirmąją kriptozojaus pusę. Žemė tuo metu buvo šaltas kūnas su reta atmosfera ir be hidrosferos. Tokiomis sąlygomis gyvybė negalėjo atsirasti.
Katarchėjaus metu atmosfera nebuvo tanki. Jis susidarė iš dujų ir vandens garų, kurie atsirado Žemei susidūrus su asteroidais.
Dėl to, kad Mėnulis taip pat buvoarti (tik 170 tūkst. km) nuo Žemės (pusiaujo ilgis 40 tūkst. km), para neprailgo – tik 6 val. Tačiau mėnuliui tolstant, diena pradėjo ilgėti.
- Archeanas Eonas (prieš 4,0–2,5 mlrd. Metų)
Pirmieji cheminiai gyvenimo pėdsakai yra apieAustralijos uolose (Pilbara) buvo atrasta 3,5 milijardo metų. Organinė anglis vėliau buvo rasta uolose, kurių amžius siekia 4,1 milijardo metų. Galbūt gyvybė atsirado karštose versmėse, kur buvo daug maistinių medžiagų, įskaitant nukleotidus.
Gyvenimas Archeane virto bakterijomis ir cianobakterijomis. Jie laikėsi beveik dugno gyvenimo būdo: jie padengė jūros dugną plonu gleivių sluoksniu.
Eoarcheus:
Tai truko prieš 4-3,6 milijardus metų. Prokariotai galėjo atsirasti jau Eoarchijos pabaigoje. Be to, seniausios geologinės uolienos - Isua darinys Grenlandijoje - priklauso Eoarcheanui.
Paleoarchean:
Paleoarchean truko nuo 3,6 iki 3,2 milijardo metų. Seniausia šios eros gyvybės forma randama Australijoje - gerai išsilaikę 3,46 milijardo metų amžiaus bakterijų liekanos.
Mesoarcheanas:
Mesoarchijos laikotarpio stromatolitas
Mesoarcheanas gyvavo prieš 3,2–2,8 mlrd. Metų. Stromatolitų jau yra Mesoarcheanuose.
Neoarchean:
„Neoarchean“ gyvavo prieš 2,8–2,5 milijardo metų.Šiuo laikotarpiu atsirado deguonies fotosintezė, kuri sukėlė deguonies katastrofą, įvykusią paleoproterozojuose. Šiuo laikotarpiu aktyviai vystosi bakterijos ir dumbliai.
Kas buvo gyvų organizmų pirmtakas?
Japonijos Nagojos universiteto mokslininkai mano, kad iki pirmosios gyvos ląstelės atsiradimo egzistavo išankstinis RNR pasaulis, pagrįstas ksenonukleino rūgštimis (XNA).
Skirtingai nuo RNR grandinių, XNA replikacijai ir surinkimui nereikia fermentų. Ksenonukleino rūgšties grandinės yra pakankamai stabilios, kad galėtų nešti genetinę informaciją.
Jie taip pat sugeba prisijungti prie baltymų ir turi fermentines funkcijas, tokias kaip ribozimai (kaip mokslininkai vadina ribonukleino rūgštimis, kurios gali katalizuoti biochemines reakcijas).
Mokslininkai susintetino alifatinės (ne ciklo) nukleorūgšties L-treoninolio (L-aTNA) fragmentus, kurie, kaip manoma, egzistavo prieš RNR atsiradimą.
Jie taip pat padarė ilgesnę L-aTNA grandinę,kuris papildė pradinę fragmentų seką, lygiai taip pat, kaip dvi viena kitą papildančios DNR grandinės sukuria dvigubą spiralę.
Mėgintuvėlyje kontroliuojamomis sąlygomis daugiau kaiptrumpi L-aTNA fragmentai susijungia ir susijungia vienas su kitu ilgesnėje L-treoninolio grandinėje. Tai įvyko dalyvaujant junginiui, vadinamam N-cianoimidazolui, ir metalo jonui, tokiam kaip manganas, kurių abiejų greičiausiai buvo ankstyvojoje Žemėje.
L-aTNR fragmentai taip pat galėjo prisijungti prie DNR ir RNR. Tai rodo, kad genetinį kodą galima perkelti iš DNR ir RNR į L-aTNR ir atvirkščiai.
Pasak mokslininkų, tyrimo rezultatai ateityje padės plėtoti dirbtinį gyvenimą ir labai funkcionalias biotechnologines priemones, susidedančias iš aciklinių XNA.
Skaityti daugiau:
Buvo sukurtas pirmasis tikslus pasaulio žemėlapis. Kas negerai visiems kitiems?
Mokslininkai paaiškina „vorų“ atsiradimą Marso paviršiuje
Tyrėjai pirmą kartą pasinėrė į giliausiai nuskendusį laivą