Kiedy rozpoczęła się ewolucja życia na Ziemi?
Ewolucja życia na Ziemi rozpoczęła się wraz z pojawieniem się pierwszego
Dominowały maty sinicowe i archeonyformą życia na początku okresu archaiku i były ogromnym krokiem ewolucyjnym tamtych czasów. Fotosynteza tlenu, która pojawiła się około 2,5 miliarda lat temu, ostatecznie doprowadziła do natlenienia atmosfery, które rozpoczęło się około 2,4 miliarda lat temu.
Najwcześniejsze dowody na istnienie eukariontów sięgają1,8 miliarda lat temu, chociaż mogły pojawić się wcześniej - zróżnicowanie eukariontów przyspieszyło, gdy zaczęły wykorzystywać tlen w swoim metabolizmie. Później, około 1,7 miliarda lat temu, zaczęły pojawiać się organizmy wielokomórkowe ze zróżnicowanymi komórkami pełniącymi wyspecjalizowane funkcje.
Około 1,2 miliarda lat temu pierwszyglony, a już około 450 mln lat temu - pierwsze wyższe rośliny. Bezkręgowce pojawiły się w okresie ediakarskim, a kręgowce około 525 milionów lat temu podczas eksplozji kambru.
W okresie permu od dużych kręgowcówDominowały synapsydy, przodkowie ssaków, ale wydarzenia wymierania permu (251 milionów lat temu) zniszczyły 96% wszystkich gatunków morskich i 70% gatunków kręgowców lądowych, w tym większość synapsydów.
W okresie rekonwalescencji po tej katastrofieArchozaury stały się najbardziej rozpowszechnionymi kręgowcami lądowymi i zastąpiły terapsydy w środkowym triasie. Pod koniec triasu archozaury dały początek dinozaurom, które dominowały w okresie jurajskim i kredowym.
Przodkami ssaków w tamtych czasach bylito małe zwierzęta owadożerne. Po wymieraniu w okresie kredy i paleogenu, które miało miejsce około 66 milionów lat temu, wszystkie nieptasie dinozaury wyginęły, pozostawiając jedynie krokodyle i ptaki jako archozaury.
Potem szybko stały się ssakiwzrost wielkości i różnorodności, ponieważ teraz prawie nikt z nimi nie konkurował. Takie masowe wymieranie prawdopodobnie przyspieszyło ewolucję, umożliwiając dywersyfikację nowym grupom organizmów.
Pozostałości kopalne wskazują na to kwitnienierośliny pojawiły się we wczesnej kredzie (130 mln lat temu) lub nieco wcześniej i prawdopodobnie pomogły w ewolucji owadów zapylających. Owady społeczne pojawiły się mniej więcej w tym samym czasie co rośliny kwitnące. Chociaż zajmują tylko niewielką część „rodowodu” owadów, obecnie stanowią ponad połowę całości.
Ludzie to jedne z naczelnych, które zaczęły chodzić wyprostowane około 6 milionów lat temu. Chociaż rozmiar mózgu ich przodków był porównywalny z rozmiarem innych hominidów, takich jak szympansy.
Pojawienie się życia
Zgodnie z nowoczesną koncepcją świata RNA,kwas rybonukleinowy (RNA) był pierwszą cząsteczką, która uległa samoreplikacji. Mogły minąć miliony lat, zanim pierwsza taka cząsteczka pojawiła się na Ziemi. Ale po jego powstaniu na naszej planecie pojawiła się możliwość pojawienia się życia.
Cząsteczka RNA może działać jak enzym, łącząc wolne nukleotydy w komplementarną sekwencję. W ten sposób rozmnaża się RNA.
Ale tych związków chemicznych nie można jeszcze nazwaćżywą istotą, ponieważ nie mają granic ciała. Każdy żywy organizm ma takie granice. Tylko w ciele odizolowanym od zewnętrznego chaotycznego ruchu cząstek mogą zachodzić najbardziej złożone reakcje chemiczne, pozwalając stworzeniu na żerowanie, rozmnażanie się, poruszanie się i tak dalej.
Pojawienie się izolowanych zagłębień w oceanie -zjawisko jest dość powszechne. Tworzą je kwasy tłuszczowe (alifatyczne), które dostają się do wody. Rzecz w tym, że jeden koniec cząsteczki jest hydrofilowy, a drugi hydrofobowy.
Kwasy tłuszczowe uwięzione w wodzie tworzą kulki w taki sposób, że hydrofobowe końce cząsteczek znajdują się wewnątrz kuli. Być może cząsteczki RNA zaczęły wpadać w takie sfery.
Izolowana wnęka utworzona przez cząsteczki fosfolipidów
- Pierwszy metabolizm
Zdolność do rozmnażania się i obecność granic ciała -to nie wszystkie znaki, które odróżniają istotę żywą od natury nieożywionej. Aby rozmnażać się w sferze kwasów tłuszczowych, cząsteczka RNA musiała dostosować proces metaboliczny.
- Pierwszy podział komórek
Jak powstały pierwsze komórki składające się zCząsteczki RNA i błony kwasów tłuszczowych są obecnie nieznane. Być może nowa cząsteczka RNA zbudowana wewnątrz błony zaczęła odpychać się od tej pierwszej.
W końcu jeden z nich przedarł się przez membranę. Wraz z cząsteczką RNA pozostała część cząsteczek kwasu tłuszczowego, która utworzyła wokół niej nową sferę.
Prekambryjskie lub kryptozowe
Prekambryjczyk trwał prawie 4 miliardy lat.W tym czasie na Ziemi zaszły znaczące zmiany: skorupa ostygła, pojawiły się oceany i, co najważniejsze, pojawiło się prymitywne życie. Jednak ślady tego życia w zapisie kopalnym są rzadkie, ponieważ pierwsze organizmy były małe i nie miały twardych skorup.
Okres prekambryjski stanowi większość historii geologicznej Ziemi – około 3,8 miliarda lat. Co więcej, jego chronologia jest znacznie mniej rozwinięta niż w przypadku fanerozoiku, który po nim nastąpił.
Powodem tego jest to, że pozostałości organiczne wZłoża prekambru są niezwykle rzadkie, co jest jedną z charakterystycznych cech tych starożytnych formacji geologicznych. Dlatego paleontologiczna metoda badań warstw prekambryjskich nie ma zastosowania.
- Catarchean eon (4,54 - 4,0 miliarda lat temu)
Badania meteorytów, skał i innychmateriały z tego czasu wskazują, że nasza planeta powstała około 4,54 miliarda lat temu. Do tego czasu wokół Słońca był tylko rozmyty dysk, składający się z gazu i pyłu kosmicznego. Następnie pod wpływem grawitacji pył zaczął zbierać się w małe ciała, które ostatecznie zamieniły się w planety.
Przez wiele milionów lat na Ziemi nie byłonie było żadnych form życia. Po archaicznym epizodzie topnienia górnego płaszcza i jego przegrzania wraz z pojawieniem się oceanu magmy w tej geosferze, cała dziewicza powierzchnia Ziemi wraz z jej pierwotną i początkowo gęstą litosferą bardzo szybko pogrążyła się w roztopach górnego płaszcza płaszcz.
Atmosfera w tym czasie nie była gęsta i składała się zz trujących gazów, takich jak amoniak (NH3), metan (CH4), wodór (H2), chlor (Cl2), siarka. Jego temperatura osiągnęła 80 ° С. Naturalna radioaktywność była wielokrotnie wyższa niż obecna. Życie w takich warunkach było niemożliwe.
Przypuszcza się, że 4,533 miliarda lat temu Ziemiazderzył się z ciałem niebieskim wielkości Marsa, hipotetyczną planetą Theia. Zderzenie było tak silne, że szczątki po zderzeniu zostały wyrzucone w kosmos i utworzyły księżyc.
Powstanie Księżyca przyczyniło się do powstania życia: wywołało pływy, które pomogły oczyścić i napowietrzyć morza oraz ustabilizowały oś obrotu Ziemi.
Catarchean eon, 4,54-4 miliardy lat temu,znany jako protoplanetarny etap rozwoju Ziemi. Obejmuje pierwszą połowę kryptozoiku. Ziemia w tym czasie była zimnym ciałem z rozrzedzoną atmosferą i bez hydrosfery. W takich warunkach żadne życie nie mogłoby się pojawić.
Podczas katarchei atmosfera nie była gęsta. Składał się z gazów i pary wodnej, które pojawiły się, gdy Ziemia zderzyła się z asteroidami.
Z uwagi na to, że Księżyc też byłblisko (tylko 170 tys. km) Ziemi (długość równika wynosi 40 tys. km), dzień nie trwał długo - tylko 6 godzin. Ale w miarę oddalania się księżyca dzień zaczął się wydłużać.
- Archean Eon (4,0 - 2,5 miliarda lat temu)
Pojawiają się pierwsze chemiczne ślady życiaW skałach Australii (Pilbara) odkryto 3,5 miliarda lat. Węgiel organiczny został później odkryty w skałach sprzed 4,1 miliarda lat. Być może życie powstało właśnie w gorących źródłach, gdzie było wiele składników odżywczych, w tym nukleotydy.
Życie w Archeanie rozwinęło się w bakterie i cyjanobakterie. Prowadzili prawie dno: pokryli dno morza cienką warstwą śluzu.
Eoarcheus:
Trwało 4-3,6 miliarda lat temu. Prokarionty mogły pojawić się już pod koniec Eoarcheanu. Ponadto najstarsze skały geologiczne - formacja Isua na Grenlandii - należą do Eoarchean.
Paleoarchean:
Paleoarchean trwał od 3,6 do 3,2 miliarda lat temu. Najstarsza forma życia z tej epoki znajduje się w Australii - dobrze zachowane szczątki bakterii mające 3,46 miliarda lat.
Mezoarchean:
Stromatolit z okresu mezoarchii
Mezoarchean trwał 3,2-2,8 miliarda lat temu. Stromatolity znajdują się już w mezoarchii.
Neoarchean:
Neoarchean trwał 2,8-2,5 miliarda lat temu.W tym okresie nastąpiła fotosynteza tlenowa, która spowodowała katastrofę tlenową, jaka nastąpiła w paleoproterozoiku. W tym okresie aktywnie rozwijają się bakterie i glony.
Jaki był przodek organizmów żywych?
Naukowcy z Uniwersytetu Nagoya w Japonii uważają, że przed pojawieniem się pierwszej żywej komórki istniał świat pre-RNA oparty na kwasach ksenonukleinowych (XNA).
W przeciwieństwie do łańcuchów RNA, replikacja i składanie XNA nie wymagają enzymów. Łańcuchy kwasu ksenonukleinowego są wystarczająco stabilne, aby przenosić informację genetyczną.
Są również w stanie wiązać się z białkami i pełnić funkcje enzymatyczne, takie jak rybozymy (jak naukowcy nazywają kwasy rybonukleinowe, które mogą katalizować reakcje biochemiczne).
Naukowcy zsyntetyzowali fragmenty alifatycznego (niecyklicznego) kwasu nukleinowego L-treoninolu (L-aTNA), który, jak się uważa, istniał przed pojawieniem się RNA.
Zrobili również dłuższy łańcuch L-aTNA,która była komplementarna do oryginalnej sekwencji fragmentów, tak jak dwie komplementarne do siebie nici DNA tworzą podwójną helisę.
W probówce w kontrolowanych warunkach więcej niżkrótkie fragmenty L-aTNA łączą się i wiążą ze sobą na dłuższym łańcuchu L-treoninolu. Stało się to w obecności związku zwanego N-cyjanoimidazolem i jonu metalu, takiego jak mangan, które najprawdopodobniej występowały na wczesnej Ziemi.
Fragmenty L-aTNA mogą również wiązać się z DNA i RNA. Sugeruje to, że kod genetyczny można przenieść z DNA i RNA na L-aTNA i odwrotnie.
Zdaniem naukowców, wyniki badań pomogą w przyszłości w tworzeniu sztucznego życia i wysoce funkcjonalnych narzędzi biotechnologicznych, składających się z acyklicznych XNA.
Czytaj więcej:
Powstała pierwsza dokładna mapa świata. Co jest nie tak ze wszystkimi innymi?
Naukowcy wyjaśniają pojawienie się „pająków” na powierzchni Marsa
Naukowcy po raz pierwszy zanurzyli się na najgłębszym zatopionym statku