Dünyadaki yaşamın evrimi ne zaman başladı?
Dünyadaki yaşamın evrimi ilk canlının ortaya çıkışıyla başladı.
Siyanobakteriyel matlar ve arkeler baskındıArchean döneminin başlangıcındaki yaşam biçimiydi ve o zamanın büyük bir evrimsel adımıydı. Yaklaşık 2,5 milyar yıl önce ortaya çıkan oksijen fotosentezi, yaklaşık 2,4 milyar yıl önce başlayan atmosferin oksijenlenmesine yol açmıştır.
Ökaryotların en eski kanıtı,1.8 milyar yıl önce, daha önce ortaya çıkmış olsalar da - metabolizmalarında oksijen kullanmaya başladıklarında ökaryotların çeşitliliği hızlandı. Daha sonra, yaklaşık 1.7 milyar yıl önce, çok hücreli organizmalar, özel işlevleri yerine getirmek için farklılaşmış hücrelerle ortaya çıkmaya başladı.
Yaklaşık 1,2 milyar yıl öncealgler ve zaten yaklaşık 450 milyon yıl önce - ilk yüksek bitkiler. Omurgasızlar Ediacaran döneminde ortaya çıktı ve omurgalılar yaklaşık 525 milyon yıl önce Kambriyen patlaması sırasında ortaya çıktı.
Büyük omurgalılardan Permiyen dönemindeMemelilerin ataları olan sinapsidler baskındı, ancak Permiyen neslinin tükenmesi olayları (251 milyon yıl önce), çoğu sinapsid dahil olmak üzere tüm deniz türlerinin %96'sını ve karasal omurgalı türlerinin %70'ini yok etti.
Bu felaketten sonraki iyileşme dönemindeArchosaurlar en yaygın kara omurgalıları haline geldi ve Triyas'ın ortalarında therapsidlerin yerini aldı. Triyas'ın sonunda arkozorlar, Jura ve Kretase dönemlerinde egemen olan dinozorların ortaya çıkmasını sağladı.
O dönemde memelilerin atalarıküçük böcekçil hayvanlardır. Yaklaşık 66 milyon yıl önce meydana gelen Kretase-Paleojen neslinin tükenmesi olayının ardından, kuş olmayan tüm dinozorların nesli tükendi ve arkozor olarak yalnızca timsahlar ve kuşlar kaldı.
Bundan sonra memeliler hızlaboyut ve çeşitlilikte artış, çünkü şimdi neredeyse hiç kimse onlarla rekabet etmedi. Bu tür kitlesel yok oluşlar, muhtemelen yeni organizma gruplarının çeşitlenmesine izin vererek evrimi hızlandırdı.
Fosil kalıntıları çiçeklenmeninbitkiler erken Kretase döneminde (130 milyon yıl önce) veya biraz daha erken ortaya çıktı ve muhtemelen tozlaşan böceklerin gelişmesine yardımcı oldu. Sosyal böcekler, çiçekli bitkilerle aynı zamanlarda ortaya çıktı. Böcek "soyağacının" sadece küçük bir bölümünü işgal etmelerine rağmen, şu anda toplamın yarısından fazlasını oluşturmaktadırlar.
İnsanlar, yaklaşık 6 milyon yıl önce dik yürümeye başlayan primatlardan biridir. Atalarının beyin büyüklükleri şempanzeler gibi diğer hominidlerle karşılaştırılabilir olmasına rağmen.
Hayatın ortaya çıkışı
RNA dünyasının modern kavramına göre,Ribonükleik asit (RNA), kendi kendini kopyalayan ilk moleküldü. Bu tür ilk molekülün Dünya'da ortaya çıkması için milyonlarca yıl geçmiş olabilir. Ancak oluşumundan sonra, gezegenimizde yaşamın ortaya çıkma olasılığı ortaya çıktı.
RNA molekülü, serbest nükleotidleri tamamlayıcı bir dizi halinde birleştirerek bir enzim gibi çalışabilir. RNA bu şekilde çoğalır.
Ancak bu kimyasal bileşikler henüz çağrılamazvücut sınırları olmadığı için yaşayan bir varlık. Herhangi bir canlı organizmanın böyle sınırları vardır. Sadece parçacıkların dışsal kaotik hareketinden izole edilmiş bir bedenin içinde en karmaşık kimyasal reaksiyonlar meydana gelebilir ve bu da yaratığın beslenmesine, çoğalmasına, hareket etmesine vb. İzin verir.
Okyanusta izole boşlukların ortaya çıkışı -bu fenomen oldukça yaygındır. Suya karışan yağ asitleri (alifatik asitler) tarafından oluşturulurlar. Mesele şu ki, molekülün bir ucu hidrofilik, diğer ucu ise hidrofobiktir.
Suda hapsolmuş yağ asitleri, moleküllerin hidrofobik uçları küre içinde olacak şekilde küreler oluşturur. Belki de RNA molekülleri bu tür kürelere düşmeye başladı.
Fosfolipid molekülleri tarafından oluşturulan izole bir boşluk
- İlk metabolizma
Üreme yeteneği ve vücut sınırlarının varlığı -bunlar bir canlıyı cansız doğadan ayıran tüm işaretler değildir. Bir yağ asitleri küresi içinde çoğalmak için, RNA molekülünün metabolik süreci ayarlaması gerekiyordu.
- İlk hücre bölünmesi
Aşağıdakilerden oluşan ilk hücreler nasıl oluştu?RNA molekülleri ve yağ asidi zarları şu anda bilinmemektedir. Belki de zarın içine inşa edilen yeni RNA molekülü, ilkinden uzaklaşmaya başlamıştır.
Sonunda içlerinden biri zarın içinden geçti. RNA molekülü ile birlikte, yağ asidi moleküllerinin bir kısmı kaldı ve etrafında yeni bir küre oluşturdu.
Prekambriyen veya kripto
Prekambriyen yaklaşık 4 milyar yıl sürdü.Bu süre zarfında, Dünya'da önemli değişiklikler oldu: kabuk soğudu, okyanuslar ortaya çıktı ve en önemlisi ilkel yaşam ortaya çıktı. Ancak fosil kayıtlarında bu canlıya ait izler, ilk canlıların küçük olması ve sert kabuklara sahip olmaması nedeniyle nadirdir.
Prekambriyen, Dünya'nın jeolojik tarihinin çoğunu (yaklaşık 3,8 milyar yıl) oluşturur. Üstelik kronolojisi, onu takip eden Fanerozoik'e göre çok daha az gelişmiştir.
Bunun sebebi, içerisindeki organik kalıntılarınPrekambriyen çökelleri son derece nadirdir ve bu eski jeolojik oluşumların ayırt edici özelliklerinden biridir. Bu nedenle, Prekambriyen katmanları için paleontolojik çalışma yöntemi uygulanamaz.
- Catarchean eon (4,54 - 4,0 milyar yıl önce)
Göktaşları, kayalar ve diğerlerinin araştırılmasıo zamana ait materyaller, gezegenimizin yaklaşık 4,54 milyar yıl önce oluştuğunu gösteriyor. O zamana kadar Güneş'in etrafında gaz ve kozmik tozdan oluşan bulanık bir disk vardı. Sonra, yerçekiminin etkisi altında, toz küçük cisimler halinde toplanmaya başladı ve sonunda gezegenlere dönüştü.
Milyonlarca yıl boyunca Dünya'da hiçbir şey yoktu.hiçbir yaşam formu yoktu. Üst mantonun Archean erimesi ve bu jeosferde bir magma okyanusunun ortaya çıkmasıyla aşırı ısınmasından sonra, Dünya'nın tüm bozulmamış yüzeyi, birincil ve başlangıçta yoğun olan litosferiyle birlikte, çok hızlı bir şekilde üst mantonun eriyiklerine battı. manto.
O zamanki atmosfer yoğun değildi ve şunlardan oluşuyordu:amonyak (NH3), metan (CH4), hidrojen (H2), klor (Cl2), kükürt gibi zehirli gazlardan. Sıcaklığı 80 ° C'ye ulaştı. Doğal radyoaktivite şu anki radyoaktiviteden çok daha yüksekti. Böyle koşullarda hayat imkansızdı.
4.533 milyar yıl önce Dünya'nınVarsayımsal gezegen Theia olan Mars büyüklüğünde bir gök cismi ile çarpıştı. Çarpışma o kadar güçlüydü ki, çarpışmanın enkazı uzaya fırlatıldı ve ayı oluşturdu.
Ay'ın oluşumu yaşamın ortaya çıkmasına katkıda bulundu: denizlerin temizlenmesine ve havalandırılmasına yardımcı olan ve Dünya'nın dönme eksenini sabitleyen gelgitlere neden oldu.
4,54-4 milyar yıl önce Catarchean eon,Dünya'nın gelişiminde gezegensel aşama olarak bilinir. Cryptozoic'in ilk yarısını kapsar. O zamanlar dünya, nadir bir atmosfere sahip ve hidrosfer içermeyen soğuk bir cisimdi. Böyle koşullarda hiçbir hayat görünmezdi.
Katarchei sırasında atmosfer yoğun değildi. Dünya asteroitlerle çarpıştığında ortaya çıkan gazlardan ve su buharından oluşuyordu.
Ay'ın da öyle olması nedeniyleDünya'ya yakın (sadece 170 bin km) (ekvatorun uzunluğu 40 bin km), gün uzun sürmedi - sadece 6 saat. Ancak ay uzaklaştıkça gün artmaya başladı.
- Archean Eon (4.0 - 2.5 milyar yıl önce)
Hayatın ilk kimyasal izleri hakkındaAvustralya (Pilbara) kayalarında 3,5 milyar yıl keşfedildi. Organik karbon daha sonra 4,1 milyar yıl öncesine dayanan kayalarda keşfedildi. Belki de hayat, nükleotidler de dahil olmak üzere birçok besinin bulunduğu kaplıcalarda ortaya çıktı.
Archean'daki yaşam, bakteri ve siyanobakterilere evrildi. Dibe yakın bir yaşam tarzına öncülük ettiler: Denizin dibini ince bir mukus tabakasıyla kapladılar.
Eoarcheus:
4-3.6 milyar yıl önce sürdü. Prokaryotlar zaten Eoarchean'ın sonunda ortaya çıkmış olabilir. Ek olarak, en eski jeolojik kayalar - Grönland'daki Isua Formasyonu - Eoarchean'a aittir.
Paleoarktik:
Paleoarktik, 3.6 ila 3.2 milyar yıl önce sürdü. Bu döneme kadar uzanan en eski yaşam biçimi Avustralya'da bulunuyor - 3,46 milyar yıllık, iyi korunmuş bakteri kalıntıları.
Mezoarktik:
Mezoarchean dönem Stromatoliti
Mezoarktik 3.2-2.8 milyar yıl önce sürdü. Stromatolitler zaten Mezoarchean'da bulunmaktadır.
Neoarktik:
Neoarktik 2,8-2,5 milyar yıl önce yaşadı.Bu dönemde, Paleoproterozoik'te meydana gelen oksijen felaketine neden olan oksijen fotosentezi ortaya çıktı. Bu dönemde bakteriler ve algler aktif olarak gelişir.
Canlı organizmaların atası neydi?
Japonya'daki Nagoya Üniversitesi'ndeki bilim insanları, ilk canlı hücrenin ortaya çıkmasından önce, ksenonükleik asitlere (XNA) dayalı bir RNA öncesi dünyasının var olduğuna inanıyor.
RNA zincirlerinin aksine, XNA replikasyonu ve birleşmesi enzim gerektirmez. Ksenonükleik asit zincirleri genetik bilgiyi taşıyacak kadar stabildir.
Aynı zamanda proteinlere bağlanabilirler ve ribozimler gibi enzimatik işlevlere sahiptirler (bilim adamlarının biyokimyasal reaksiyonları katalize edebilen ribonükleik asitler dedikleri gibi).
Bilim insanları, RNA'nın ortaya çıkışından önce var olduğuna inanılan alifatik (döngüsel olmayan) nükleik asit L-treoninol'ün (L-aTNA) parçalarını sentezlediler.
Ayrıca daha uzun bir L-aTNA zinciri yaptılar,Bu, tıpkı birbirini tamamlayan iki DNA ipliğinin bir çift sarmal oluşturması gibi, orijinal parça dizisini tamamlayıcı nitelikteydi.
Kontrollü koşullar altında bir test tüpündekısa L-aTNA fragmanları bir araya gelir ve daha uzun L-treoninol zinciri üzerinde birbirine bağlanır. Bu, N-siyanoimidazol adı verilen bir bileşik ve manganez gibi bir metal iyonunun varlığında gerçekleşti ve her ikisi de büyük olasılıkla Dünya'nın ilk zamanlarında mevcuttu.
L-aTNA parçaları da DNA ve RNA'ya bağlanabilir. Bu, genetik kodun DNA ve RNA'dan L-aTNA'ya veya tam tersi şekilde aktarılabileceğini göstermektedir.
Bilim adamlarına göre, çalışmanın sonuçları, gelecekteki gelişmelerin yapay yaşam ve asiklik XNA'lardan oluşan son derece işlevsel biyoteknoloji araçları yaratmasına yardımcı olacak.
Daha fazla oku:
Dünyanın ilk doğru haritası oluşturuldu. Herkesin nesi var?
Bilim adamları, Mars yüzeyinde "örümceklerin" görünümünü açıklıyor
Araştırmacılar ilk kez en derin batık gemiye daldı