Wanneer begon de evolutie van het leven op aarde?
De evolutie van het leven op aarde begon met de verschijning van de eerste
Cyanobacteriële matten en archaea waren dominantlevensvorm aan het begin van de Archeïsche periode en vormden een enorme evolutionaire stap in die tijd. Zuurstoffotosynthese, die ongeveer 2,5 miljard jaar geleden ontstond, leidde uiteindelijk tot oxygenatie van de atmosfeer, die ongeveer 2,4 miljard jaar geleden begon.
Het vroegste bewijs van eukaryoten dateert uit1,8 miljard jaar geleden, hoewel ze misschien eerder verschenen, versnelde de diversificatie van eukaryoten toen ze zuurstof begonnen te gebruiken in hun metabolisme. Later, ongeveer 1,7 miljard jaar geleden, begonnen meercellige organismen te verschijnen met gedifferentieerde cellen om gespecialiseerde functies uit te voeren.
Ongeveer 1,2 miljard jaar geleden, de eerstealgen, en al zo'n 450 miljoen jaar geleden - de eerste hogere planten. Ongewervelde dieren verschenen tijdens de Ediacaran-periode en gewervelde dieren ontstonden ongeveer 525 miljoen jaar geleden tijdens de Cambrische explosie.
Tijdens de Perm-periode van grote gewervelde dierenSynapsiden, de voorouders van zoogdieren, hadden de overhand, maar de gebeurtenissen van het uitsterven van het Perm (251 miljoen jaar geleden) vernietigden 96% van alle mariene soorten en 70% van de gewervelde landsoorten, inclusief de meeste synapsiden.
Tijdens de herstelperiode na deze rampArchosauriërs werden de meest voorkomende gewervelde landdieren en vervingen de therapsiden in het midden van het Trias. Aan het einde van het Trias gaven archosauriërs aanleiding tot de dinosauriërs die domineerden tijdens de Jura- en Krijt-periode.
De voorouders van zoogdieren in die tijd waren dat welzijn kleine insectenetende dieren. Na het uitsterven van het Krijt-Paleogeen, dat ongeveer 66 miljoen jaar geleden plaatsvond, stierven alle niet-aviaire dinosauriërs uit, waardoor alleen krokodillen en vogels als archosauriërs overbleven.
Daarna werden zoogdieren sneltoename in grootte en variëteit, omdat nu bijna niemand met hen concurreerde. Dergelijke massa-extincties hebben de evolutie waarschijnlijk versneld door nieuwe groepen organismen toe te staan te diversifiëren.
Fossiele resten laten die bloei zienplanten verschenen in het vroege Krijt (130 miljoen jaar geleden) of iets eerder, en hielpen waarschijnlijk bij de ontwikkeling van bestuivende insecten. Sociale insecten verschenen rond dezelfde tijd als bloeiende planten. Hoewel ze slechts een klein deel van de "stamboom" van insecten beslaan, zijn ze momenteel goed voor meer dan de helft van het totaal.
Mensen zijn een van de primaten die ongeveer 6 miljoen jaar geleden rechtop begonnen te lopen. Hoewel de hersengrootte van hun voorouders vergelijkbaar was met die van andere mensachtigen, zoals chimpansees.
Het ontstaan van leven
Volgens het moderne concept van de RNA-wereld,Ribonucleïnezuur (RNA) was het eerste molecuul dat zichzelf repliceerde. Miljoenen jaren kunnen voorbijgaan voordat het eerste molecuul van zo'n molecuul op aarde verscheen. Maar na zijn vorming verscheen de mogelijkheid van het ontstaan van leven op onze planeet.
Het RNA-molecuul kan werken als een enzym en vrije nucleotiden samenvoegen tot een complementaire sequentie. Dit is hoe RNA zich vermenigvuldigt.
Maar deze chemische verbindingen kunnen nog niet worden genoemdeen levend wezen, aangezien ze geen lichaamsgrenzen hebben. Elk levend organisme heeft zulke grenzen. Alleen in een lichaam dat geïsoleerd is van de externe chaotische beweging van deeltjes kunnen de meest complexe chemische reacties plaatsvinden, waardoor het wezen zich kan voeden, reproduceren, bewegen, enzovoort.
Het verschijnen van geïsoleerde holtes in de oceaan -het fenomeen komt vrij vaak voor. Ze worden gevormd door vetzuren (alifatische zuren) die in het water terechtkomen. Het punt is dat het ene uiteinde van het molecuul hydrofiel is en het andere uiteinde hydrofoob.
Vetzuren die in het water worden opgesloten, vormen bolletjes op zo'n manier dat de hydrofobe uiteinden van de moleculen zich in de bol bevinden. Misschien begonnen RNA-moleculen in dergelijke sferen te vallen.
Een geïsoleerde holte gecreëerd door fosfolipidemoleculen
- Eerste metabolisme
Het vermogen om zich voort te planten en de aanwezigheid van lichaamsgrenzen -dit zijn niet alle tekenen die een levend wezen onderscheiden van een levenloze natuur. Om zich binnen een bol van vetzuren voort te planten, moest het RNA-molecuul het metabolische proces aanpassen.
- Eerste celdeling
Hoe ontstonden de eerste cellen, bestaande uitRNA-moleculen en vetzuurmembranen zijn momenteel onbekend. Misschien begon het nieuwe RNA-molecuul dat in het membraan was gebouwd zich van het eerste af te duwen.
Uiteindelijk brak een van hen door het membraan. Samen met het RNA-molecuul bleef een deel van de vetzuurmoleculen over, die er een nieuwe bol omheen vormden.
Precambrium of cryptose
Het Precambrium duurde bijna 4 miljard jaar.Gedurende deze periode vonden er belangrijke veranderingen plaats op aarde: de korst koelde af, oceanen verschenen en, belangrijker nog, primitief leven verscheen. Sporen van dit leven in het fossielenarchief zijn echter zeldzaam, aangezien de eerste organismen klein waren en geen harde schelpen hadden.
Het Precambrium is verantwoordelijk voor het grootste deel van de geologische geschiedenis van de aarde: ongeveer 3,8 miljard jaar. Bovendien is de chronologie ervan veel minder ontwikkeld dan die van het Phanerozoïcum dat erop volgde.
De reden hiervoor is dat er organische reststoffen inPrecambriumafzettingen zijn uiterst zeldzaam, wat een van de onderscheidende kenmerken is van deze oude geologische formaties. Daarom is de paleontologische studiemethode voor de Precambrium-lagen niet toepasbaar.
- Catarchean eon (4,54 - 4,0 miljard jaar geleden)
Onderzoek van meteorieten, rotsen en anderematerialen uit die tijd laten zien dat onze planeet ongeveer 4,54 miljard jaar geleden werd gevormd. Tot die tijd was er alleen een wazige schijf rond de zon, bestaande uit gas en kosmisch stof. Toen begon het stof zich onder invloed van de zwaartekracht te verzamelen in kleine lichamen, die uiteindelijk in planeten veranderden.
Vele miljoenen jaren lang was er op aarde geen sprake vaner waren geen levensvormen. Na de Archeïsche episode van het smelten van de bovenste mantel en de oververhitting ervan met de opkomst van een magma-oceaan in deze geosfeer, zonk het gehele ongerepte oppervlak van de aarde, samen met de primaire en aanvankelijk dichte lithosfeer, zeer snel weg in de smeltingen van de bovenste laag. mantel.
De atmosfeer was op dat moment niet dicht en bestond uituit giftige gassen zoals ammoniak (NH3), methaan (CH4), waterstof (H2), chloor (Cl2), zwavel. De temperatuur bereikte 80 ° С. De natuurlijke radioactiviteit was vele malen hoger dan de huidige. Leven in dergelijke omstandigheden was onmogelijk.
4.533 miljard jaar geleden wordt verondersteld dat de aardekwam in botsing met een hemellichaam ter grootte van Mars, de hypothetische planeet Theia. De botsing was zo sterk dat het puin van de botsing de ruimte in werd gegooid en de maan vormde.
De vorming van de maan droeg bij aan het ontstaan van leven: het veroorzaakte getijden, die hielpen de zeeën te zuiveren en te beluchten, en de rotatieas van de aarde te stabiliseren.
Catarchean eon, 4,54-4 miljard jaar geleden,bekend als het protoplanetaire stadium in de ontwikkeling van de aarde. Heeft betrekking op de eerste helft van het cryptozoïcum. De aarde was in die tijd een koud lichaam met een ijle atmosfeer en geen hydrosfeer. In dergelijke omstandigheden zou er geen leven kunnen verschijnen.
Tijdens de katarchei was de atmosfeer niet dicht. Het bestond uit gassen en waterdamp die verschenen toen de aarde in botsing kwam met asteroïden.
Vanwege het feit dat de maan dat ook wasdicht (slechts 170 duizend km) bij de aarde (de lengte van de evenaar is 40 duizend km), de dag duurde niet lang - slechts 6 uur. Maar naarmate de maan zich verder verwijderde, begon de dag te lengen.
- Archean Eon (4,0 - 2,5 miljard jaar geleden)
De eerste chemische sporen van leven zijn ongeveerEr zijn 3,5 miljard jaar ontdekt in de rotsen van Australië (Pilbara). Organische koolstof werd later ontdekt in gesteenten die 4,1 miljard jaar oud waren. Misschien is het leven ontstaan in warmwaterbronnen, waar veel voedingsstoffen waren, waaronder nucleotiden.
Het leven in de Archean evolueerde naar bacteriën en cyanobacteriën. Ze leidden een bijna-bodem-levensstijl: ze bedekten de bodem van de zee met een dun laagje slijm.
Eoarcheus:
Het duurde 4-3,6 miljard jaar geleden. Prokaryoten zijn mogelijk al aan het einde van de Eoarchean verschenen. Bovendien behoren de oudste geologische rotsen - de Isua-formatie in Groenland - tot de Eoarchean.
Paleoarchean:
Paleoarchean duurde 3,6 tot 3,2 miljard jaar geleden. De oudste levensvorm die dateert uit deze tijd, is te vinden in Australië - goed bewaarde resten van bacteriën die 3,46 miljard jaar oud zijn.
Mesoarchean:
Stromatoliet uit de Mesoarchische periode
Mesoarchean duurde 3,2-2,8 miljard jaar geleden. Stromatolieten komen al voor in de Mesoarchean.
Neoarchean:
Neoarchean duurde 2,8-2,5 miljard jaar geleden.Gedurende deze periode verscheen zuurstoffotosynthese, die de zuurstoframp veroorzaakte die plaatsvond in het Paleoproterozoïcum. In deze periode ontwikkelen bacteriën en algen zich actief.
Wat was de stamvader van levende organismen?
Wetenschappers van de Nagoya Universiteit in Japan geloven dat er vóór de opkomst van de eerste levende cel een pre-RNA-wereld bestond, gebaseerd op xenonucleïnezuren (XNA).
In tegenstelling tot RNA-ketens zijn voor XNA-replicatie en -assemblage geen enzymen nodig. Xenonucleïnezuurketens zijn stabiel genoeg om genetische informatie te dragen.
Ze kunnen ook binden aan eiwitten en hebben enzymatische functies zoals ribozymen (zoals wetenschappers ribonucleïnezuren noemen die biochemische reacties kunnen katalyseren).
De wetenschappers synthetiseerden fragmenten van het alifatische (niet-cyclische) nucleïnezuur L-threoninol (L-aTNA), waarvan wordt aangenomen dat het bestond vóór de komst van RNA.
Ze maakten ook een langere L-aTNA-ketting,wat complementair was aan de oorspronkelijke sequentie van fragmenten, net zoals twee complementaire DNA-strengen een dubbele helix creëren.
In een reageerbuis onder gecontroleerde omstandigheden meer dankorte L-aTNA-fragmenten komen samen en binden aan elkaar op de langere L-threoninol-keten. Dit gebeurde in de aanwezigheid van een verbinding genaamd N-cyanoimidazol en een metaalion zoals mangaan, die beide hoogstwaarschijnlijk aanwezig waren op de vroege aarde.
Fragmenten van L-aTNA zouden ook kunnen binden aan DNA en RNA. Dit suggereert dat de genetische code kan worden overgedragen van DNA en RNA naar L-aTNA en vice versa.
Volgens de wetenschappers zullen de resultaten van het onderzoek toekomstige ontwikkelingen helpen om kunstmatig leven en zeer functionele biotechnologische hulpmiddelen te creëren, bestaande uit acyclische XNA's.
Lees verder:
De eerste nauwkeurige kaart van de wereld is gemaakt. Wat is er mis met de rest?
Wetenschappers verklaren het verschijnen van "spinnen" op het oppervlak van Mars
Onderzoekers stortten zich voor het eerst naar het diepste gezonken schip