När började utvecklingen av livet på jorden?
Livets utveckling på jorden började med uppkomsten av den första
Cyanobakteriella mattor och archaea var dominerandelivsform i början av den arkeiska perioden och var ett enormt evolutionärt steg på den tiden. Syrefotosyntes, som uppstod för cirka 2,5 miljarder år sedan, ledde så småningom till syresättning av atmosfären, som började för cirka 2,4 miljarder år sedan.
Det tidigaste beviset för eukaryoter är frånFör 1,8 miljarder år sedan, även om de kanske har dykt upp tidigare, accelererade diversifieringen av eukaryoter när de började använda syre i sin ämnesomsättning. Senare, för cirka 1,7 miljarder år sedan, började flercelliga organismer dyka upp med differentierade celler för att utföra specialiserade funktioner.
Cirka 1,2 miljarder år sedan, den förstaalger, och redan för cirka 450 miljoner år sedan - de första högre växterna. Ryggradslösa djur uppträdde under Ediacaran-perioden, och ryggradsdjur uppstod för ungefär 525 miljoner år sedan under den kambriska explosionen.
Under permperioden från stora ryggradsdjurSynapsider, däggdjurens förfäder, dominerade, men händelserna i Permernas utrotning (251 miljoner år sedan) förstörde 96 % av alla marina arter och 70 % av landlevande ryggradsdjurarter, inklusive de flesta synapsider.
Under återhämtningsperioden efter denna katastrofArchosaurs blev de mest utbredda landryggradsdjuren och ersatte terapeuter i mitten av trias. I slutet av triasen gav arkosaurier upphov till de dinosaurier som dominerade under jura- och kritaperioden.
Däggdjurens förfäder på den tiden varär små insektsätande djur. Efter utrotningen av Krita-Paleogenen, som inträffade för cirka 66 miljoner år sedan, dog alla icke-fågeldinosaurier ut, vilket bara lämnade krokodiler och fåglar som arkosaurier.
Därefter blev däggdjur snabbtöka i storlek och variation, eftersom nu nästan ingen tävlade med dem. Sådana massutrotningar påskyndade sannolikt utvecklingen genom att låta nya grupper av organismer diversifiera.
Fossila rester visar att blomningenväxter uppträdde under tidig krittid (130 miljoner år sedan) eller något tidigare och hjälpte antagligen till att utveckla pollinerande insekter. Sociala insekter uppträdde ungefär samma tid som blommande växter. Även om de bara upptar en liten del av insekten ”stamtavla”, står de för närvarande för mer än hälften av totalen.
Människor är en av primaterna som började gå upprätt för cirka 6 miljoner år sedan. Även om hjärnstorleken hos deras förfäder var jämförbar med andra hominider, som schimpanser.
Livets framväxt
Enligt det moderna konceptet för RNA-världen,ribonukleinsyra (RNA) var den första molekylen som blev självreplikerande. Miljoner år kunde ha gått innan den första sådana molekyler dök upp på jorden. Men efter bildandet uppträdde möjligheten till livets uppkomst på vår planet.
RNA-molekylen kan fungera som ett enzym och förenar fria nukleotider till en komplementär sekvens. Det är så RNA förökar sig.
Men dessa kemiska föreningar kan ännu inte kallasen levande varelse, eftersom de inte har några kroppsgränser. Varje levande organism har sådana gränser. Endast inuti en kropp isolerad från den yttre kaotiska rörelsen av partiklar kan komplexa kemiska reaktioner äga rum, så att varelsen kan mata, reproducera, röra sig och så vidare.
Utseendet på isolerade håligheter i havet -fenomenet är ganska vanligt. De bildas av fettsyror (alifatiska syror) som kommer ut i vattnet. Saken är att ena änden av molekylen är hydrofil och den andra är hydrofob.
Fettsyror som fångats i vattnet bildar sfärer på ett sådant sätt att de hydrofoba ändarna av molekylerna är inne i sfären. Kanske började RNA-molekyler falla in i sådana sfärer.
Ett isolerat hålrum skapat av fosfolipidmolekyler
- Första ämnesomsättningen
Förmågan att reproducera och närvaron av kroppsgränser -detta är inte alla tecken som skiljer en levande varelse från livlös natur. För att reproducera sig inom en sfär av fettsyror var RNA-molekylen tvungen att justera den metaboliska processen.
- Första celldelningen
Hur gjorde de första cellerna, bestående avRNA-molekyler och fettsyramembran är för närvarande okända. Kanske började den nya RNA-molekylen som byggdes inuti membranet tränga undan från den första.
Till slut bröt en av dem igenom membranet. Tillsammans med RNA-molekylen lämnade en del av fettsyramolekylerna som bildade en ny sfär runt den.
Prekambrian eller kryptos
Precambrian varade i nästan 4 miljarder år.Under denna tidsperiod inträffade betydande förändringar på jorden: skorpan svalnade, haven dök upp och viktigast av allt uppstod primitivt liv. Spår av detta liv i fossilregistret är dock sällsynta, eftersom de första organismerna var små och inte hade hårda skal.
Prekambrium står för det mesta av jordens geologiska historia - cirka 3,8 miljarder år. Dessutom är dess kronologi mycket mindre utvecklad än den för Phanerozoic som följde den.
Anledningen till detta är att organiska rester iPrecambrian avsättningar är extremt sällsynta, vilket är en av de utmärkande egenskaperna hos dessa gamla geologiska formationer. Därför är den paleontologiska studiemetoden för de prekambriska skikten inte tillämplig.
- Katarkansk eon (4,54 - 4,0 miljarder år sedan)
Forskning av meteoriter, stenar och andramaterial från den tiden visar att vår planet bildades för ungefär 4,54 miljarder år sedan. Fram till dess fanns det bara en suddig skiva runt solen, bestående av gas och kosmiskt damm. Därefter började dammet samlas i små kroppar, som så småningom förvandlades till planeter.
Under många miljoner år på jorden fanns det ingendet fanns inga livsformer. Efter den arkeiska episoden av smältning av den övre manteln och dess överhettning med uppkomsten av ett magmahav i denna geosfär, sjönk hela jordens orörda yta, tillsammans med dess primära och initialt täta litosfär, mycket snabbt in i smältorna av den övre mantel.
Atmosfären vid den tiden var inte tät och bestod avfrån giftiga gaser såsom ammoniak (NH3), metan (CH4), väte (H2), klor (Cl2), svavel. Dess temperatur nådde 80 ° С. Naturlig radioaktivitet var många gånger högre än den nuvarande. Livet under sådana förhållanden var omöjligt.
4,533 miljarder år sedan antas jordenkolliderade med en himmelsk kropp på samma sätt som Mars, den hypotetiska planeten Theia. Kollisionen var så stark att skräpet från kollisionen kastades i rymden och bildade månen.
Bildandet av månen bidrog till livets uppkomst: det orsakade tidvatten, som hjälpte till att rena och lufta haven och stabiliserade jordens rotationsaxel.
Katarkansk eon, för 4,54-4 miljarder år sedan,känt som det protoplanetära stadiet i jordens utveckling. Täcker den första halvan av Cryptozoic. Jorden vid den tiden var en kall kropp med en sällsynt atmosfär och ingen hydrosfär. Under sådana förhållanden kunde inget liv uppstå.
Under katarchei var stämningen inte tät. Den bestod av gaser och vattenånga som uppstod när jorden kolliderade med asteroider.
På grund av det faktum att månen också var detnära (endast 170 tusen km) till jorden (ekvatorns längd är 40 tusen km), dagen varade inte länge - bara 6 timmar. Men när månen flyttade iväg började dagen öka.
- Archean Eon (4,0 - 2,5 miljarder år sedan)
De första kemiska spåren av livet handlar om3,5 miljarder år har upptäckts i Australiens klippor (Pilbara). Organiskt kol upptäcktes senare i stenar som går tillbaka till 4,1 miljarder år. Kanske har livet sitt ursprung i varma källor, där det fanns många näringsämnen, inklusive nukleotider.
Livet i Archean utvecklades till bakterier och cyanobakterier. De ledde en livsstil nära botten: de täckte havets botten med ett tunt lager slem.
Eoarcheus:
Det varade för 4-3,6 miljarder år sedan. Prokaryoter kan ha dykt upp redan i slutet av Eoarchean. Dessutom tillhör de äldsta geologiska klipporna - Isua-formationen på Grönland - Eoarchean.
Paleoarchean:
Paleoarchean varade från 3,6 till 3,2 miljarder år sedan. Den äldsta livsformen från den här eran finns i Australien - välbevarade rester av bakterier i åldern 3,46 miljarder år.
Mesoarchean:
Stromatolit från Mesoarchean-perioden
Mesoarchean varade för 3,2-2,8 miljarder år sedan. Stromatoliter finns redan i Mesoarchean.
Neoarchean:
Neoarchean varade för 2,8-2,5 miljarder år sedan.Under denna period uppstod syrefotosyntes som orsakade syrekatastrofen som inträffade i paleoproterozoikumet. Under denna period utvecklas bakterier och alger aktivt.
Vad var stamfadern till levande organismer?
Forskare vid Nagoya University i Japan tror att före uppkomsten av den första levande cellen fanns det en pre-RNA-värld baserad på xenonukleinsyror (XNA).
Till skillnad från RNA-kedjor kräver XNA-replikation och montering inga enzymer. Xenonukleinsyrakedjor är tillräckligt stabila för att bära genetisk information.
De kan också binda till proteiner och har enzymatiska funktioner som ribozymer (som forskare kallar ribonukleinsyror som kan katalysera biokemiska reaktioner).
Forskarna syntetiserade fragment av den alifatiska (icke-cykel) nukleinsyran L-treoninol (L-aTNA), som tros ha existerat före tillkomsten av RNA.
De gjorde också en längre L-aTNA-kedja,vilket var komplement till den ursprungliga sekvensen av fragment, precis som två DNA-strängar som kompletterar varandra skapar en dubbel helix.
I ett provrör under kontrollerade förhållanden mer änkorta L-aTNA-fragment kommer ihop och binder till varandra i den längre L-treoninolkedjan. Detta hände i närvaro av en förening som kallades N-cyanoimidazol och en metalljon som mangan, som båda troligen var närvarande på tidig jord.
Fragment av L-aTNA kan också binda till DNA och RNA. Detta antyder att den genetiska koden kan överföras från DNA och RNA till L-aTNA och vice versa.
Enligt forskarna kommer resultaten av studien att hjälpa framtida utvecklingen att skapa konstgjorda liv och mycket funktionella biotekniska verktyg, som består av acykliska XNA.
Läs mer:
Den första exakta världskartan skapades. Vad är fel med alla andra?
Forskare förklarar uppkomsten av "spindlar" på Mars yta
Forskare kastade sig för första gången till det djupaste sjunkna fartyget