Kad sākās dzīves attīstība uz Zemes?
Dzīvības evolūcija uz Zemes sākās ar pirmās parādīšanos
Dominējošie bija zilaļģu paklāji un arhejasdzīvības forma arhejas perioda sākumā un bija milzīgs tā laika evolūcijas solis. Skābekļa fotosintēze, kas radās pirms aptuveni 2,5 miljardiem gadu, galu galā noveda pie atmosfēras skābekļa piesātinājuma, kas sākās apmēram pirms 2,4 miljardiem gadu.
Agrākās eikariotu liecības ir noPirms 1,8 miljardiem gadu, lai gan tie, iespējams, parādījās agrāk - eikariotu dažādošana paātrinājās, kad viņi sāka izmantot skābekli metabolismā. Vēlāk, aptuveni pirms 1,7 miljardiem gadu, specializētu funkciju veikšanai ar diferencētām šūnām sāka parādīties daudzšūnu organismi.
Apmēram pirms 1,2 miljardiem gadu pirmaisaļģes, un jau pirms aptuveni 450 miljoniem gadu - pirmie augstākie augi. Bezmugurkaulnieki parādījās Ediacaran periodā, un mugurkaulnieki radās apmēram pirms 525 miljoniem gadu Kambrijas sprādziena laikā.
Permas periodā no lielajiem mugurkaulniekiemPārsvarā dominēja zīdītāju priekšteči sinapsīdas, bet Permas izmiršanas notikumi (pirms 251 miljona gadu) iznīcināja 96% no visām jūras sugām un 70% sauszemes mugurkaulnieku sugu, tostarp lielāko daļu sinapsīdu.
Atveseļošanās periodā pēc šīs katastrofasArhozauri kļuva par visizplatītākajiem sauszemes mugurkaulniekiem un triasa vidū aizstāja terapsīdus. Triasa beigās arhozauri radīja dinozaurus, kas dominēja juras un krīta periodos.
Zīdītāju senči tajā laikā bijair mazi kukaiņēdāji dzīvnieki. Pēc krīta-paleogēna izmiršanas notikuma, kas notika pirms aptuveni 66 miljoniem gadu, visi dinozauri, kas nav putni, izmira, kā arhozauri palika tikai krokodili un putni.
Pēc tam zīdītāji ātri kļuvalieluma un daudzveidības pieaugums, jo tagad gandrīz neviens ar viņiem nekonkurēja. Šāda masveida izmiršana, iespējams, paātrināja evolūciju, ļaujot dažādoties jaunām organismu grupām.
Fosilijas atliekas parāda, ka ziedaugi parādījās krīta agrīnajā periodā (pirms 130 miljoniem gadu) vai nedaudz agrāk, un, iespējams, palīdzēja attīstīties apputeksnējošiem kukaiņiem. Sociālie kukaiņi parādījās apmēram tajā pašā laikā kā ziedoši augi. Lai gan viņi aizņem tikai nelielu daļu no kukaiņu “ciltsraksta”, pašlaik tie veido vairāk nekā pusi no kopējā skaita.
Cilvēki ir viens no primātiem, kas sāka staigāt taisni apmēram pirms 6 miljoniem gadu. Kaut arī viņu senču smadzeņu izmērs bija salīdzināms ar citiem hominīdiem, piemēram, šimpanzēm.
Dzīves rašanās
Saskaņā ar mūsdienu RNS pasaules koncepciju,Ribonukleīnskābe (RNS) bija pirmā molekula, kas atkārtojās. Pirms pirmās šādas molekulas parādīšanās uz Zemes varēja paiet miljoniem gadu. Bet pēc tā izveidošanās uz mūsu planētas parādījās dzīvības parādīšanās iespēja.
RNS molekula var darboties kā enzīms, savienojot brīvos nukleotīdus komplementārā secībā. Tādā veidā RNS vairojas.
Bet šos ķīmiskos savienojumus vēl nevar sauktdzīva būtne, jo viņiem nav ķermeņa robežu. Jebkuram dzīvam organismam ir šādas robežas. Tikai ķermeņa iekšpusē, kas izolēts no daļiņu ārējās haotiskās kustības, var notikt vissarežģītākās ķīmiskās reakcijas, ļaujot radībai baroties, vairoties, pārvietoties utt.
Atsevišķu dobumu parādīšanās okeānā -parādība ir diezgan izplatīta. Tos veido taukskābes (alifātskābes), kas nonāk ūdenī. Lieta ir tāda, ka viens molekulas gals ir hidrofils, bet otrs ir hidrofobs.
Ūdenī iesprostotās taukskābes veido sfēras tā, ka molekulu hidrofobie gali atrodas sfērā. Varbūt RNS molekulas sāka krist šādās sfērās.
Izolēta dobums, ko rada fosfolipīdu molekulas
- Pirmais metabolisms
Spēja vairoties un ķermeņa robežu klātbūtne -šīs nav visas pazīmes, kas atšķir dzīvo būtni no nedzīvās dabas. Lai vairotos taukskābju sfērā, RNS molekulai bija jāpielāgo vielmaiņas process.
- Pirmā šūnu dalīšanās
Kā radās pirmās šūnas, kas sastāv noRNS molekulas un taukskābju membrānas pašlaik nav zināmas. Varbūt jaunā RNS molekula, kas iebūvēta membrānas iekšpusē, sāka virzīties prom no pirmās.
Galu galā viens no viņiem izlauzās cauri membrānai. Kopā ar RNS molekulu aizgāja daļa taukskābju molekulu, kas ap to veidoja jaunu sfēru.
Prekambrija vai kriptoze
Precambrian ilga gandrīz 4 miljardus gadu.Šajā laika periodā uz Zemes notika būtiskas izmaiņas: garoza atdzisa, parādījās okeāni un, pats galvenais, parādījās primitīva dzīve. Tomēr šīs dzīves pēdas fosilajā ierakstā ir reti sastopamas, jo pirmie organismi bija mazi un tiem nebija cietu čaumalu.
Prekembrija veido lielāko daļu Zemes ģeoloģiskās vēstures — aptuveni 3,8 miljardus gadu. Turklāt tā hronoloģija ir daudz mazāk attīstīta nekā tai sekojošā fanerozoja hronoloģija.
Iemesls tam ir tas, ka organiskie atlikumiPirmskambru atradnes ir ārkārtīgi reti sastopamas, kas ir viena no šo seno ģeoloģisko veidojumu atšķirīgajām iezīmēm. Tāpēc precambrijas slāņu paleontoloģiskā pētījumu metode nav piemērojama.
- Catarchean eon (pirms 4,54 - 4,0 miljardiem gadu)
Meteorītu, iežu un citu izpētetā laika materiāli liecina, ka mūsu planēta ir izveidojusies apmēram pirms 4,54 miljardiem gadu. Līdz tam laikam ap Sauli bija tikai neskaidrs disks, kas sastāvēja no gāzes un kosmiskiem putekļiem. Tad smaguma ietekmē putekļi sāka savākties mazos ķermeņos, kas galu galā pārvērtās par planētām.
Daudzus miljonus gadu uz Zemes nebijanebija dzīvības formu. Pēc Arhejas augšējās mantijas kušanas epizodes un tās pārkaršanas līdz ar magmas okeāna parādīšanos šajā ģeosfērā visa Zemes neskartā virsma kopā ar tās primāro un sākotnēji blīvo litosfēru ļoti ātri nogrima augšdaļas kausējumā. mantija.
Toreizējā atmosfēra nebija blīva un sastāvēja no tāno indīgām gāzēm, piemēram, amonjaks (NH3), metāns (CH4), ūdeņradis (H2), hlors (Cl2), sērs. Tās temperatūra sasniedza 80 ° С. Dabiskā radioaktivitāte bija daudzkārt lielāka nekā pašreizējā. Dzīve šādos apstākļos nebija iespējama.
Tiek domāts, ka pirms 4,533 miljardiem gadu ir Zemesadūrās ar Marsa lieluma debess ķermeni, hipotētisko planētu Theia. Sadursme bija tik spēcīga, ka sadursmes gruveši tika izmesti kosmosā un veidoja Mēnesi.
Mēness veidošanās veicināja dzīvības rašanos: izraisīja plūdmaiņas, kas palīdzēja attīrīt un aerēt jūras, kā arī stabilizēja Zemes rotācijas asi.
Pirms 4,54–4 miljardiem gadupazīstams kā Zemes attīstības protoplanetārais posms. Ietver kriptozoja pirmo pusi. Zeme tajā laikā bija auksts ķermenis ar retu atmosfēru un bez hidrosfēras. Šādos apstākļos dzīvība nevarēja parādīties.
Katarhejas laikā atmosfēra nebija blīva. Tas sastāvēja no gāzēm un ūdens tvaikiem, kas parādījās Zemes sadursmē ar asteroīdiem.
Sakarā ar to, ka arī Mēness bijatuvu (tikai 170 tūkstoši km) Zemei (ekvatora garums ir 40 tūkstoši km), diena nebija ilga - tikai 6 stundas. Bet, Mēnesim attālinoties, diena sāka pieaugt.
- Archean Eon (pirms 4,0 - 2,5 miljardiem gadu)
Pirmās ķīmiskās dzīves pēdas ir parAustrālijas (Pilbara) klintīs ir atklāti 3,5 miljardi gadu. Organiskais ogleklis vēlāk tika atklāts akmeņos, kas datēti ar 4,1 miljardu gadu. Varbūt dzīve radās karstajos avotos, kur bija daudz barības vielu, ieskaitot nukleotīdus.
Dzīve Arkajā pārvērtās par baktērijām un zilaļģēm. Viņi vadīja gandrīz dibena dzīvesveidu: viņi apklāja jūras dibenu ar plānu gļotu slāni.
Eoarcheus:
Tas ilga pirms 4-3,6 miljardiem gadu. Prokarioti, iespējams, parādījās jau Eoarhijas beigās. Turklāt senākie ģeoloģiskie ieži - Isua formācija Grenlandē - pieder pie Eoarhijas.
Paleoarhietis:
Paleoarhietis ilga no 3,6 līdz 3,2 miljardiem gadu. Senākā dzīves forma, kas datēta ar šo laikmetu, ir sastopama Austrālijā - labi saglabājušās baktēriju atliekas, kuru vecums ir 3,46 miljardi gadu.
Mesoarhietis:
Mezoarhijas perioda stromatolīts
Mesoarchean ilga pirms 3,2-2,8 miljardiem gadu. Stromatolīti jau ir sastopami Mesoarchean.
Neoarhietis:
Neoarchean ilga pirms 2,8-2,5 miljardiem gadu.Šajā periodā parādījās skābekļa fotosintēze, kas kļuva par cēloni skābekļa katastrofai, kas notika paleoproterozoikā. Šajā periodā baktērijas un aļģes aktīvi attīstās.
Kāds bija dzīvo organismu priekštecis?
Zinātnieki no Nagojas universitātes Japānā uzskata, ka pirms pirmās dzīvās šūnas parādīšanās pastāvēja pirmsRNS pasaule, kuras pamatā bija ksenonukleīnskābes (XNA).
Atšķirībā no RNS ķēdēm, XNS replikācijai un montāžai nav nepieciešami fermenti. Ksenonukleīnskābes ķēdes ir pietiekami stabilas, lai pārnēsātu ģenētisko informāciju.
Viņi arī spēj saistīties ar olbaltumvielām un veic fermentatīvas funkcijas, piemēram, ribozīmus (kā zinātnieki sauc par ribonukleīnskābēm, kas var katalizēt bioķīmiskās reakcijas).
Zinātnieki sintezēja alifātiskās (bez cikla) nukleīnskābes L-treoninola (L-aTNA) fragmentus, kas, domājams, pastāvēja pirms RNS parādīšanās.
Viņi arī izveidoja garāku L-aTNA ķēdi,kas papildināja sākotnējo fragmentu secību, tāpat kā divi savstarpēji komplementāri DNS pavedieni rada dubultu spirāli.
Testa mēģenē kontrolētos apstākļos vairāk nekāīsie L-aTNA fragmenti apvienojas un saista viens otru uz garākas L-treoninola ķēdes. Tas notika savienojuma, ko sauc par N-ciānimidazolu, un metāla jonu, piemēram, mangāna, klātbūtnē, kas, visticamāk, atradās uz Zemes sākuma.
L-aTNA fragmenti varētu arī saistīties ar DNS un RNS. Tas liek domāt, ka ģenētisko kodu var pārnest no DNS un RNS uz L-aTNA un otrādi.
Pēc zinātnieku domām, pētījuma rezultāti palīdzēs nākotnes attīstībai radīt mākslīgu dzīvi un ļoti funkcionālus biotehnoloģijas rīkus, kas sastāv no acikliskām XNA.
Lasīt vairāk:
Tika izveidota pirmā precīzā pasaules karte. Kas vainas visiem pārējiem?
Zinātnieki izskaidro "zirnekļu" parādīšanos uz Marsa virsmas
Pētnieki pirmo reizi ienāca pie dziļāk nogrimušā kuģa