วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกเริ่มต้นเมื่อใด?
วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกเริ่มต้นด้วยการปรากฏตัวครั้งแรก
เสื่อไซยาโนแบคทีเรียและอาร์เคียมีความโดดเด่นรูปแบบของชีวิตในช่วงต้นยุค Archean และเป็นวิวัฒนาการครั้งใหญ่ในยุคนั้น การสังเคราะห์ด้วยแสงของออกซิเจนซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 2.5 พันล้านปีก่อน ในที่สุดก็นำไปสู่การเพิ่มออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ซึ่งเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 2.4 พันล้านปีก่อน
หลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดของยูคาริโอตมีอายุย้อนไปถึง1.8 พันล้านปีก่อนแม้ว่าพวกมันอาจจะปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้ แต่การที่ยูคาริโอตมีความหลากหลายจะเร่งตัวขึ้นเมื่อพวกมันเริ่มใช้ออกซิเจนในการเผาผลาญ ต่อมาประมาณ 1.7 พันล้านปีก่อนสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เริ่มปรากฏขึ้นพร้อมกับเซลล์ที่แตกต่างกันเพื่อทำหน้าที่พิเศษ
ประมาณ 1.2 พันล้านปีก่อนเป็นครั้งแรกสาหร่ายและเมื่อประมาณ 450 ล้านปีก่อน - พืชชั้นสูงชนิดแรก สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังปรากฏตัวในช่วง Ediacaran และสัตว์มีกระดูกสันหลังเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 525 ล้านปีก่อนระหว่างการระเบิดของแคมเบรียน
ในยุคเพอร์เมียนจากสัตว์มีกระดูกสันหลังขนาดใหญ่ไซแนปซิดซึ่งเป็นบรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีอำนาจเหนือกว่า แต่เหตุการณ์การสูญพันธุ์ของเพอร์เมียน (251 ล้านปีก่อน) ทำลาย 96% ของสายพันธุ์ทางทะเลทั้งหมดและ 70% ของสายพันธุ์สัตว์มีกระดูกสันหลังบนบก รวมถึงซินแนปซิดส่วนใหญ่ด้วย
ในช่วงระยะเวลาฟื้นตัวภายหลังภัยพิบัติครั้งนี้อาร์โคซอร์กลายเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังบนบกที่แพร่หลายมากที่สุดและเข้ามาแทนที่เทแรปซิดในช่วงกลางไทรแอสซิก ในตอนท้ายของยุคไทรแอสซิก อาร์โคซอร์ได้ให้กำเนิดไดโนเสาร์ที่ครอบงำในช่วงยุคจูราสสิกและครีเทเชียส
บรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในสมัยนั้นได้แก่เป็นสัตว์กินแมลงขนาดเล็ก หลังจากการสูญพันธุ์ในยุคครีเทเชียส-พาลีโอจีน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 66 ล้านปีก่อน ไดโนเสาร์ที่ไม่ใช่นกทั้งหมดก็สูญพันธุ์ เหลือเพียงจระเข้และนกเท่านั้นที่เป็นอาร์โคซอร์
หลังจากนั้นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมก็กลายเป็นอย่างรวดเร็วเพิ่มขนาดและความหลากหลายเนื่องจากตอนนี้แทบไม่มีใครแข่งขันกับพวกเขา การสูญพันธุ์จำนวนมากดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะเร่งวิวัฒนาการโดยการปล่อยให้สิ่งมีชีวิตกลุ่มใหม่กระจายตัว
ซากฟอสซิลแสดงว่าออกดอกพืชปรากฏในช่วงต้นยุคครีเทเชียส (130 ล้านปีก่อน) หรือก่อนหน้านี้และอาจช่วยในการพัฒนาแมลงผสมเกสร แมลงสังคมปรากฏในช่วงเวลาเดียวกับพืชดอก แม้ว่าพวกมันจะครอบครองเพียงส่วนเล็ก ๆ ของแมลง "สายเลือด" แต่ในปัจจุบันพวกมันมีสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่งของทั้งหมด
มนุษย์เป็นสัตว์ไพรเมตชนิดหนึ่งที่เริ่มเดินตัวตรงเมื่อประมาณ 6 ล้านปีก่อน แม้ว่าขนาดสมองของบรรพบุรุษของพวกมันจะเทียบได้กับขนาดของโฮมินอยด์อื่น ๆ เช่นลิงชิมแปนซี
การเกิดขึ้นของชีวิต
ตามแนวคิดสมัยใหม่ของโลก RNAกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) เป็นโมเลกุลแรกที่จำลองตัวเองได้ เวลาผ่านไปหลายล้านปีก่อนที่โมเลกุลชนิดแรกจะปรากฏบนโลก แต่หลังจากการก่อตัวของมันความเป็นไปได้ของการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตก็ปรากฏขึ้นบนโลกของเรา
โมเลกุล RNA สามารถทำงานเหมือนเอนไซม์ โดยเชื่อมนิวคลีโอไทด์อิสระเข้าเป็นลำดับคู่ขนาน นี่คือวิธีที่ RNA คูณ
แต่ยังไม่สามารถเรียกสารประกอบทางเคมีเหล่านี้ได้สิ่งมีชีวิตเนื่องจากพวกมันไม่มีขอบเขตของร่างกาย สิ่งมีชีวิตใดมีขอบเขตเช่นนั้น เฉพาะภายในร่างกายที่แยกได้จากการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายภายนอกของอนุภาคเท่านั้นที่สามารถเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนที่สุดได้ทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถกินอาหารสืบพันธุ์เคลื่อนไหวและอื่น ๆ ได้
การปรากฏตัวของโพรงโดดเดี่ยวในมหาสมุทร -ปรากฏการณ์นี้ค่อนข้างเป็นเรื่องธรรมดา เกิดจากกรดไขมัน (กรดอะลิฟาติก) ที่เข้าไปในน้ำ ประเด็นก็คือปลายด้านหนึ่งของโมเลกุลเป็นสารที่ชอบน้ำ และอีกด้านหนึ่งเป็นสารไม่ชอบน้ำ
กรดไขมันที่ติดอยู่ในน้ำจะก่อตัวเป็นทรงกลมในลักษณะที่ปลายโมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำอยู่ภายในทรงกลม บางทีโมเลกุลของ RNA ก็เริ่มตกลงไปในทรงกลมดังกล่าว
โพรงที่แยกได้สร้างขึ้นโดยโมเลกุลของฟอสโฟลิปิด
- การเผาผลาญครั้งแรก
ความสามารถในการสืบพันธุ์และการปรากฏตัวของขอบเขตของร่างกาย -สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่สัญญาณทั้งหมดที่ทำให้สิ่งมีชีวิตแตกต่างจากธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ในการสร้างใหม่ภายในทรงกลมของกรดไขมันโมเลกุล RNA ต้องปรับกระบวนการเผาผลาญ
- การแบ่งเซลล์ครั้งแรก
เซลล์แรกประกอบด้วยอย่างไรปัจจุบันไม่ทราบโมเลกุล RNA และเยื่อหุ้มกรดไขมัน บางทีโมเลกุล RNA ใหม่ที่สร้างขึ้นภายในเมมเบรนเริ่มผลักออกจากโมเลกุลแรก
ในที่สุดหนึ่งในนั้นก็ทะลุพังผืดออกมา นอกเหนือจากโมเลกุลอาร์เอ็นเอแล้วยังเหลือโมเลกุลของกรดไขมันส่วนหนึ่งซึ่งก่อตัวเป็นทรงกลมใหม่รอบ ๆ
Precambrian หรือ cryptose
Precambrian กินเวลาเกือบ 4 พันล้านปีในช่วงเวลานี้มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเกิดขึ้นบนโลก: เปลือกโลกเย็นตัวลงมหาสมุทรปรากฏขึ้นและที่สำคัญที่สุดคือชีวิตดั้งเดิมปรากฏขึ้น อย่างไรก็ตามร่องรอยของสิ่งมีชีวิตนี้ในบันทึกฟอสซิลนั้นหาได้ยากเนื่องจากสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกมีขนาดเล็กและไม่มีเปลือกแข็ง
Precambrian ถือเป็นประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาส่วนใหญ่ของโลก ประมาณ 3.8 พันล้านปี ยิ่งไปกว่านั้นลำดับเหตุการณ์ของมันยังมีการพัฒนาน้อยกว่าของ Phanerozoic ที่ตามมามาก
สาเหตุนี้ก็คือสารอินทรีย์ตกค้างในเงินฝากของ Precambrian นั้นหายากมากซึ่งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นของการก่อตัวทางธรณีวิทยาโบราณเหล่านี้ ดังนั้นวิธีการศึกษาบรรพชีวินวิทยาสำหรับชั้น Precambrian จึงไม่สามารถใช้ได้
- Catarchean eon (4.54 - 4.0 พันล้านปีก่อน)
การวิจัยอุกกาบาตหินและอื่น ๆวัสดุจากช่วงเวลานั้นแสดงให้เห็นว่าโลกของเราก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 4.54 พันล้านปีก่อน จนถึงเวลานั้นมีเพียงดิสก์ที่พร่ามัวรอบดวงอาทิตย์ประกอบด้วยก๊าซและฝุ่นจักรวาล จากนั้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงฝุ่นก็เริ่มรวมตัวกันเป็นร่างเล็ก ๆ ซึ่งในที่สุดก็กลายเป็นดาวเคราะห์
เป็นเวลาหลายล้านปีบนโลกที่ไม่มีไม่มีรูปแบบชีวิต หลังจากเหตุการณ์ Archean ของการละลายของเนื้อโลกตอนบนและความร้อนสูงเกินไปพร้อมกับการปรากฏตัวของมหาสมุทรแมกมาในธรณีสเฟียร์นี้พื้นผิวที่บริสุทธิ์ทั้งหมดของโลกพร้อมกับเปลือกโลกปฐมภูมิและหนาแน่นในตอนแรกก็จมลงสู่การละลายของชั้นบนอย่างรวดเร็ว ปกคลุม.
บรรยากาศในขณะนั้นไม่หนาแน่นและประกอบด้วยจากก๊าซพิษเช่นแอมโมเนีย (NH3) มีเทน (CH4) ไฮโดรเจน (H2) คลอรีน (Cl2) กำมะถัน อุณหภูมิสูงถึง 80 °С กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติสูงกว่าปัจจุบันหลายเท่า ชีวิตในสภาพเช่นนั้นเป็นไปไม่ได้
4.533 พันล้านปีก่อนโลกควรจะเป็นชนกับเทห์ฟากฟ้าขนาดเท่าดาวอังคารซึ่งเป็นดาวเคราะห์สมมุติ Theia การชนกันนั้นแรงมากจนเศษชิ้นส่วนจากการชนกระเด็นไปในอวกาศและก่อตัวเป็นดวงจันทร์
การก่อตัวของดวงจันทร์มีส่วนทำให้เกิดสิ่งมีชีวิต โดยทำให้เกิดกระแสน้ำ ซึ่งช่วยชำระล้างและเติมอากาศให้กับทะเล และทำให้แกนหมุนของโลกมีความเสถียร
Catarchean eon, 4.54-4 พันล้านปีก่อนรู้จักกันในชื่อขั้นตอนของดาวเคราะห์นอกระบบในการพัฒนาโลก ครอบคลุมครึ่งแรกของ cryptozoic โลกในเวลานั้นเป็นร่างกายที่เย็นและมีชั้นบรรยากาศที่หายาก ในสภาพเช่นนี้จะไม่มีชีวิตปรากฏขึ้น
ในช่วง katarchei บรรยากาศไม่หนาแน่น ประกอบด้วยก๊าซและไอน้ำที่ปรากฏขึ้นเมื่อโลกชนกับดาวเคราะห์น้อย
เนื่องจากดวงจันทร์ก็เช่นกันใกล้โลก (เพียง 170,000 กม.) (ความยาวของเส้นศูนย์สูตรคือ 40,000 กม.) วันนั้นใช้เวลาไม่นาน - เพียง 6 ชั่วโมง แต่เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนออกไป กลางวันก็เริ่มเพิ่มขึ้น
- Archean Eon (4.0 - 2.5 พันล้านปีก่อน)
ร่องรอยทางเคมีแรกของชีวิตเป็นเรื่องเกี่ยวกับมีการค้นพบ 3.5 พันล้านปีในหินของออสเตรเลีย (Pilbara) ต่อมามีการค้นพบคาร์บอนอินทรีย์ในหินย้อนหลังไป 4.1 พันล้านปี บางทีสิ่งมีชีวิตอาจเกิดขึ้นอย่างแม่นยำในน้ำพุร้อนซึ่งมีสารอาหารมากมายรวมทั้งนิวคลีโอไทด์
สิ่งมีชีวิตใน Archean พัฒนามาจากแบคทีเรียและไซยาโนแบคทีเรีย พวกเขามีวิถีชีวิตที่ใกล้ก้นทะเล: พวกเขาปกคลุมก้นทะเลด้วยเมือกบาง ๆ
Eoarcheus:
กินเวลา 4-3.6 พันล้านปีก่อน Prokaryotes อาจปรากฏขึ้นแล้วในตอนท้ายของ Eoarchean นอกจากนี้หินทางธรณีวิทยาที่เก่าแก่ที่สุด - การก่อตัวของอิซัวในกรีนแลนด์ - เป็นของลูกโซ่
Paleoarchean:
Paleoarchean มีอายุตั้งแต่ 3.6 ถึง 3.2 พันล้านปีก่อน สิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดในยุคนี้พบได้ในออสเตรเลีย - ซากแบคทีเรียที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้เป็นอย่างดีอายุ 3.46 พันล้านปี
Mesoarchean:
Stromatolite ของยุค Mesoarchean
Mesoarchean กินเวลา 3.2-2.8 พันล้านปีก่อน Stromatolites พบแล้วใน Mesoarchean
นีโออาร์ชอน:
Neoarchean มีอายุ 2.8-2.5 พันล้านปีก่อนในช่วงเวลานี้การสังเคราะห์แสงด้วยออกซิเจนปรากฏขึ้นซึ่งทำให้เกิดหายนะของออกซิเจนที่เกิดขึ้นใน Paleoproterozoic ในช่วงเวลานี้แบคทีเรียและสาหร่ายกำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่อง
ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตคืออะไร?
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนาโกย่าในญี่ปุ่นเชื่อว่าก่อนการเกิดขึ้นของเซลล์ที่มีชีวิตเซลล์แรก มีโลกก่อนอาร์เอ็นเอที่ใช้กรดซีโนนิวคลีอิก (XNA)
การจำลองแบบและการประกอบ XNA ต่างจากโซ่ RNA ตรงที่ไม่ต้องใช้เอนไซม์ สายโซ่กรดซีโนนิวคลีอิกมีความเสถียรเพียงพอที่จะส่งข้อมูลทางพันธุกรรม
นอกจากนี้ยังสามารถจับกับโปรตีนและมีหน้าที่ของเอนไซม์เช่นไรโบไซม์ (ตามที่นักวิทยาศาสตร์เรียกกรดไรโบนิวคลีอิกที่สามารถเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมี)
นักวิทยาศาสตร์สังเคราะห์ชิ้นส่วนของกรดนิวคลีอิกอะลิฟาติก (ไม่มีวงจร) L-threoninol (L-aTNA) ซึ่งเชื่อกันว่ามีอยู่ก่อนการกำเนิดของ RNA
พวกเขายังสร้างโซ่ L-aTNA ที่ยาวขึ้นซึ่งเป็นส่วนเสริมของลำดับดั้งเดิมของชิ้นส่วนเช่นเดียวกับที่ดีเอ็นเอสองสายที่เสริมกันสร้างเกลียวคู่
ในหลอดทดลองภายใต้สภาวะควบคุมมากกว่าชิ้นส่วน L-aTNA สั้น ๆ มารวมกันและผูกติดกันบนสายโซ่ L-threoninol ที่ยาวขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นต่อหน้าสารประกอบที่เรียกว่า N-cyanoimidazole และไอออนของโลหะเช่นแมงกานีสซึ่งทั้งสองอย่างนี้น่าจะมีอยู่ในโลกยุคแรก ๆ
ชิ้นส่วนของ L-aTNA สามารถจับกับ DNA และ RNA ได้ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสามารถถ่ายโอนรหัสพันธุกรรมจาก DNA และ RNA ไปยัง L-aTNA ได้และในทางกลับกัน
ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าผลการศึกษาจะช่วยให้การพัฒนาในอนาคตสามารถสร้างสิ่งมีชีวิตประดิษฐ์และเครื่องมือเทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้งานได้สูงซึ่งประกอบด้วย XNA แบบอะไซคลิก
อ่านเพิ่มเติม:
แผนที่แรกที่แม่นยำของโลกถูกสร้างขึ้น คนอื่นผิดอะไร
นักวิทยาศาสตร์อธิบายการปรากฏตัวของ "แมงมุม" บนพื้นผิวดาวอังคาร
นักวิจัยจมดิ่งลงสู่เรือที่จมลึกที่สุดเป็นครั้งแรก