Når begynte utviklingen av livet på jorden?
Utviklingen av livet på jorden begynte med utseendet til den første
Cyanobakterielle matter og archaea var dominerendelivsform i begynnelsen av den arkeiske perioden og var et stort evolusjonært skritt på den tiden. Oksygenfotosyntesen, som dukket opp for rundt 2,5 milliarder år siden, førte til slutt til oksygenering av atmosfæren, som begynte for rundt 2,4 milliarder år siden.
De tidligste bevisene på eukaryoter dateres tilbake tilFor 1,8 milliarder år siden, selv om de kanskje har dukket opp tidligere - akselererte diversifiseringen av eukaryoter da de begynte å bruke oksygen i stoffskiftet. Senere, for rundt 1,7 milliarder år siden, begynte flercellede organismer å dukke opp med differensierte celler for å utføre spesialiserte funksjoner.
For omtrent 1,2 milliarder år siden, den førstealger, og allerede for rundt 450 millioner år siden - de første høyere plantene. Virvelløse dyr dukket opp i Ediacaran-perioden, og virveldyr oppsto for rundt 525 millioner år siden under den kambriumeksplosjonen.
I løpet av permperioden fra store virveldyrSynapsider, forfedrene til pattedyr, dominerte, men hendelsene med Perm-utryddelsen (251 millioner år siden) ødela 96 % av alle marine arter og 70 % av landlevende virveldyrarter, inkludert de fleste synapsidene.
I restitusjonsperioden etter denne katastrofenArchosaurer ble de mest utbredte landvirveldyrene og erstattet terapider i midten av trias. På slutten av trias ga arkosaurene opphav til dinosaurene som dominerte i jura- og krittperioden.
Forfedrene til pattedyrene på den tiden varer små insektetende dyr. Etter utryddelsen fra kritt-paleogen, som fant sted for rundt 66 millioner år siden, ble alle ikke-fugle dinosaurer utryddet, og bare krokodiller og fugler etterlot seg som arkosaurer.
Etter det ble pattedyr rasktøkning i størrelse og variasjon, siden nå nesten ingen konkurrerte med dem. Slike masseutryddelser akselererte sannsynligvis evolusjonen ved å la nye grupper av organismer diversifisere seg.
Fossile rester viser at blomstringplanter dukket opp i begynnelsen av krittiden (130 millioner år siden) eller noe tidligere, og hjalp sannsynligvis med å utvikle pollinerende insekter. Sosiale insekter dukket opp omtrent samtidig som blomstrende planter. Selv om de bare okkuperer en liten del av "stamtavlen", utgjør de for tiden mer enn halvparten av totalen.
Mennesker er en av primatene som begynte å gå oppreist for omtrent 6 millioner år siden. Selv om hjernestørrelsen til deres forfedre var sammenlignbar med størrelsen på andre hominider, for eksempel sjimpanser.
Fremveksten av livet
I følge det moderne konseptet med RNA-verdenen,ribonukleinsyre (RNA) var det første molekylet som ble selvrepliserende. Millioner av år kunne ha gått før det første slike molekylet dukket opp på jorden. Men etter dannelsen dukket muligheten for livets fremkomst på planeten vår.
RNA-molekylet kan fungere som et enzym, og koble frie nukleotider til en komplementær sekvens. Dette er hvordan RNA formerer seg.
Men disse kjemiske forbindelsene kan ennå ikke kalleset levende vesen, siden de ikke har kroppsgrenser. Enhver levende organisme har slike grenser. Bare inne i en kropp isolert fra den ytre kaotiske bevegelsen av partikler kan de mest komplekse kjemiske reaksjonene finne sted, slik at skapningen kan mate, reprodusere, bevege seg og så videre.
Utseendet til isolerte hulrom i havet -fenomenet er ganske vanlig. De dannes av fettsyrer (alifatiske syrer) som kommer ut i vannet. Saken er at den ene enden av molekylet er hydrofil og den andre er hydrofob.
Fettsyrer fanget i vannet danner kuler på en slik måte at de hydrofobe endene av molekylene er inne i sfæren. Kanskje RNA-molekyler begynte å falle inn i slike sfærer.
Et isolert hulrom skapt av fosfolipidmolekyler
- Første stoffskifte
Evnen til å reprodusere og tilstedeværelsen av kroppsgrenser -dette er ikke alle tegn som skiller et levende vesen fra den livløse naturen. For å reprodusere seg innenfor en sfære av fettsyrer, måtte RNA-molekylet justere den metabolske prosessen.
- Første celledeling
Hvordan gjorde de første cellene, bestående avRNA-molekyler og fettsyremembraner er foreløpig ukjente. Kanskje begynte det nye RNA-molekylet som ble bygget inne i membranen å presse seg bort fra det første.
Til slutt brøt en av dem gjennom membranen. Sammen med RNA-molekylet, var en del av fettsyremolekylene igjen, som dannet en ny sfære rundt det.
Prekambrian eller kryptose
Det prekambriske varte i nesten 4 milliarder år.I løpet av denne tidsperioden skjedde det betydelige endringer på jorden: skorpen ble avkjølt, hav dukket opp og, viktigst av alt, primitivt liv dukket opp. Imidlertid er spor av dette livet i fossilregistreringen sjeldne, siden de første organismer var små og ikke hadde harde skall.
Prekambrium står for det meste av jordens geologiske historie - omtrent 3,8 milliarder år. Dessuten er kronologien mye mindre utviklet enn den for fanerozoikum som fulgte den.
Årsaken til dette er at organiske rester iForkambriske forekomster er ekstremt sjeldne, noe som er en av de særegne egenskapene til disse gamle geologiske formasjonene. Derfor er den paleontologiske studiemetoden for prekambriske lag ikke anvendbar.
- Katarkansk eon (4,54 - 4,0 milliarder år siden)
Forskning på meteoritter, bergarter og andrematerialer fra den tiden viser at planeten vår ble dannet for rundt 4,54 milliarder år siden. Fram til den tiden var det bare en uskarp plate rundt solen, bestående av gass og kosmisk støv. Så, under påvirkning av tyngdekraften, begynte støvet å samles i små kropper, som til slutt ble til planeter.
I mange millioner år på jorden var det ingendet fantes ingen livsformer. Etter den arkeiske episoden med smelting av den øvre mantelen og dens overoppheting med fremveksten av et magmahav i denne geosfæren, sank hele jordens uberørte overflate, sammen med dens primære og opprinnelig tette litosfære, veldig raskt inn i smeltene til den øvre delen av jorden. mantel.
Atmosfæren på den tiden var ikke tett og besto avfra giftige gasser som ammoniakk (NH3), metan (CH4), hydrogen (H2), klor (Cl2), svovel. Temperaturen nådde 80 ° С. Naturlig radioaktivitet var mange ganger høyere enn den nåværende. Livet under slike forhold var umulig.
For 4,533 milliarder år siden antas Jordenkolliderte med en himmellegeme på størrelse med Mars, den hypotetiske planeten Theia. Kollisjonen var så sterk at rusk fra kollisjonen ble kastet ut i rommet og dannet månen.
Dannelsen av Månen bidro til fremveksten av liv: den forårsaket tidevann, som bidro til å rense og lufte havene, og stabiliserte jordens rotasjonsakse.
Katarkansk eon, for 4,54-4 milliarder år siden,kjent som det protoplanetære stadiet i utviklingen av jorden. Dekker første halvdel av kryptozoikumet. Jorden på den tiden var en kald kropp med en sjelden atmosfære og ingen hydrosfære. Under slike forhold kunne ikke noe liv dukke opp.
Under katarchei var ikke stemningen tett. Den besto av gasser og vanndamp som dukket opp da jorden kolliderte med asteroider.
På grunn av det faktum at Månen også var detnær (bare 170 tusen km) til jorden (lengden på ekvator er 40 tusen km), dagen varte ikke lenge - bare 6 timer. Men da månen beveget seg bort, begynte dagen å øke.
- Archean Eon (4,0 - 2,5 milliarder år siden)
De første kjemiske sporene av livet handler om3,5 milliarder år har blitt oppdaget i bergarter i Australia (Pilbara). Organisk karbon ble senere oppdaget i bergarter som dateres tilbake til 4,1 milliarder år. Kanskje oppsto livet nettopp i varme kilder, der det var mange næringsstoffer, inkludert nukleotider.
Livet i Archean utviklet seg til bakterier og cyanobakterier. De førte en nærbunns livsstil: de dekket havbunnen med et tynt lag med slim.
Eoarcheus:
Det varte for 4-3,6 milliarder år siden. Prokaryoter kan ha dukket opp allerede på slutten av Eoarchean. I tillegg tilhører de eldste geologiske bergarter - Isua-formasjonen på Grønland - Eoarchean.
Paleoarchean:
Paleoarchean varte fra 3,6 til 3,2 milliarder år siden. Den eldste livsformen som dateres tilbake til denne tiden, finnes i Australia - godt bevarte rester av bakterier i alderen 3,46 milliarder år.
Mesoarchean:
Stromatolit fra Mesoarchean-perioden
Mesoarchean varte for 3,2-2,8 milliarder år siden. Stromatolitter finnes allerede i Mesoarchean.
Neoarchean:
Neoarchean varte for 2,8-2,5 milliarder år siden.I løpet av denne perioden oppsto oksygenfotosyntese, som forårsaket oksygenkatastrofen som skjedde i paleoproterozoikumet. I løpet av denne perioden utvikler bakterier og alger seg aktivt.
Hva var stamfar for levende organismer?
Forskere ved Nagoya University i Japan mener at før fremveksten av den første levende cellen, var det en pre-RNA-verden basert på xenonukleinsyrer (XNA).
I motsetning til RNA-tråder, krever ikke XNA-replikasjon og montering enzymer. Xenonukleinsyrekjeder er stabile nok til å bære genetisk informasjon.
De er også i stand til å binde seg til proteiner og har enzymatiske funksjoner som ribozymer (som forskere kaller ribonukleinsyrer som kan katalysere biokjemiske reaksjoner).
Forskerne syntetiserte fragmenter av den alifatiske (ikke-syklus) nukleinsyren L-treoninol (L-aTNA), som antas å ha eksistert før RNA kom.
De laget også en lengre L-aTNA-kjede,som var komplementær til den opprinnelige sekvensen av fragmenter, akkurat som to DNA-tråder som er komplementære til hverandre, skaper en dobbel helix.
I et prøverør under kontrollerte forhold mer ennkorte L-aTNA-fragmenter kommer sammen og binder seg til hverandre i den lengre L-treoninolkjeden. Dette skjedde i nærvær av en forbindelse kalt N-cyanoimidazol og et metallion som mangan, som begge mest sannsynlig var til stede på tidlig jord.
Fragmenter av L-aTNA kan også binde seg til DNA og RNA. Dette antyder at den genetiske koden kan overføres fra DNA og RNA til L-aTNA og omvendt.
Ifølge forskerne vil resultatene av studien hjelpe fremtidig utvikling for å skape kunstig liv og svært funksjonelle bioteknologiske verktøy, bestående av asykliske XNAer.
Les mer:
Det første nøyaktige kartet over verden ble opprettet. Hva er galt med alle andre?
Forskere forklarer utseendet til "edderkopper" på overflaten av Mars
Forskere stupte for første gang til det dypeste sunkne skipet