Ученые из Университета Нагоя в Японии показали, что предшественниками жизни на Земле могут быть не РНК, а ДНК-подобные молекулы. Здесь рассказывается о том, что это значит и как развивалась жизнь на Земле.
Когда началась эволюция жизни на Земле?
Эволюция жизни на Земле началась около 2,7 миллиарда лет назад (а по некоторым данным, 4,1 миллиарда лет назад), когда появились первые живые организмы, и продолжается по сей день. Сходство между всеми тканями указывает на общего предка, от которого произошли все остальные организмы.
Слоевища цианобактерий и древние слоевища были доминирующей формой жизни в ранней древности и являлись важным эволюционным шагом в то время. Кислородный фотосинтез, возникший около 2,5 млрд лет назад, в конечном итоге привел к насыщению атмосферы кислородом, которое началось около 2,4 млрд лет назад.
Первые признаки эвкариот относятся к 1,8 млрд лет назад, но, хотя они могли существовать и раньше, дифференциация эвкариот ускорилась, когда они начали использовать кислород для метаболизма. Позже, около 1,7 миллиарда лет назад, начали появляться многоклеточные организмы, клетки которых дифференцировались для выполнения специализированных функций.
Первые водоросли появились около 1,2 миллиарда лет назад, а первые верхние растения — около 450 миллионов лет назад. Беспозвоночные появились в период эндоспермии, а позвонки — около 525 г. н.э. во время взрыва рождаемости в лагере.
Во время перми крупные позвонки преобладали у синапсид, предков млекопитающих, но событие исчезновения перми (251 г. н.э.) привело к исчезновению 96% всех морских видов и 70% наземных позвоночных.
В период восстановления после этой катастрофы археи стали самыми распространенными наземными позвоночными, вытеснив терапевтов в середине Троицы. В конце тринитарного периода архаты передали эстафету динозаврам, которые продолжали доминировать в юрском и меловом периодах.
Предки млекопитающих в то время были мелкими насекомоядными. После исчезновения мелового рода около 66 MA все нептичьи динозавры исчезли, оставив среди стрелков только крокодилов и птиц.
Затем млекопитающие начали быстро увеличиваться в размерах и разнообразии. Такие массовые исчезновения могли ускорить эволюцию, дав новым группам возможность выделиться.
Ископаемые архивы свидетельствуют о том, что цветковые растения появились в начале мелового периода (130 миллионов лет назад) или несколько раньше и, вероятно, способствовали развитию насекомых-опылителей. Социальные насекомые появились примерно в то же время, что и цветущие растения. Они занимают лишь небольшую часть «родословного древа» насекомых, которое в настоящее время составляет более половины всего.
Человек — одно из крупных млекопитающих, которое начало стоять вертикально около 6 миллионов лет назад. Размер мозга наших предков был сопоставим с размером мозга других гуманоидов, таких как шимпанзе.
Возникновение жизни
Согласно современным представлениям о мире РНК, рибонуклеиновая кислота (РНК) была первой молекулой, которая приобрела способность к размножению. Возможно, до появления первой такой молекулы на Земле прошли миллионы лет. Однако после их образования на нашей планете могла возникнуть жизнь.
Молекулы РНК функционируют подобно ферментам, объединяя свободные нуклеотиды в комплементарные последовательности. Это увеличивает количество РНК.
Однако эти химические вещества еще нельзя назвать живыми организмами, поскольку они не имеют границ тела. Все живые организмы имеют такие ограничения. Только внутри организма внешний хаос частиц может двигаться, создавая сложные химические реакции.
Появление отдельных полостей в океане — очень распространенное явление. Они образуются в результате попадания в воду жирных кислот (алифатических кислот). Это происходит потому, что один конец молекулы является гидрофильным, а другой — гидрофобным.
Жирные кислоты, находящиеся в водной форме, имеют сферическую форму, так что вода в молекуле охватывает сферу. В таких пулях могут задерживаться молекулы РНК.
Способность к размножению и существование физических границ — это не все характеристики, которые отличают живые свойства и организмы. Чтобы создать сферы жирных кислот, молекулы РНК должны были организовать свой метаболизм.
В настоящее время неизвестно, как первые клетки, состоящие из молекул РНК и мембран жирных кислот, начали делиться. Предположительно, новые молекулы РНК, встроенные в мембрану, начали покидать первую.
В конце концов, один из них разрывает мембрану. Помимо молекул РНК, некоторые молекулы жирных кислот отрываются и образуют вокруг себя новые пули.
Докембрий или криптозой
Общая длилась почти четыре миллиарда лет. За это время Земля претерпела важные преобразования. Кора остыла, появились океаны и, прежде всего, возникла примитивная жизнь. Однако в палеонтологической летописи следы такой жизни встречаются редко. Это объясняется тем, что первые организмы были маленькими и не имели твердой оболочки.
Предтеча охватывает большую часть геологической истории Земли — около 3,8 миллиарда лет. Однако его дата гораздо менее разработана, чем последующая дата Ван Нессау.
Причина этого в том, что органические остатки в препуциях встречаются очень редко и являются одной из особенностей этих древних геологических образований. Поэтому методы палеонтологического исследования не применимы к слоям в целом.
Исследования метеороидов, горных пород и других материалов того времени показывают, что наша планета сформировалась около 4 544 миллионов лет назад. До этого вокруг Солнца существовал лишь смутный диск из газа и космической пыли. Затем, под действием гравитации, пыль начала концентрироваться в более мелкие тела, которые в итоге превратились в планеты.
В течение миллионов лет на планете не было жизни. После архаических эпизодов плавления верхней мантии и перегрева с появлением океанической магмы в этой геосифре вся первозданная поверхность Земли и ее литосфера большой плотности очень быстро опустились.
Атмосфера в то время не имела плотности и состояла из токсичных газов, таких как аммиак (NH3), метан (ch4), водорода (h2), хлор (Cl2), Бог. Его температура достигала 80 °C. Естественная радиоактивность часто была выше, чем сегодня. Жизнь не могла попасть в такие условия.
4, 533 миллиона лет назад Земля должна была столкнуться с небесным телом Марсом, гипотетической планетой Тейя. Конфликт был настолько сильным, что его обломки улетели в космос и образовали луны.
Образование Луны способствовало появлению жизни, вызвав повышение ТИД, очищая и вентилируя океаны и помогая стабилизировать ось вращения Земли.
Вечный Преступник известен как основной этап развития суши, с 4, 54 млн. до 400 млн. лет назад. Она охватывает первую половину Криптозойской эры. В то время Земля представляла собой холодное тело с тонкой атмосферой и отсутствием гидросферы. Жизнь не могла развиваться в таких условиях.
Во время смещения атмосфера не была плотной. Они состояли из газа и водяного пара, образовавшихся в результате столкновения с астероидами.
День длился всего шесть часов, так как Луна находилась очень близко (всего 170 000 км) к Земле (длина экватора составляет 40 000 км). Однако, когда луна была удалена, день также был удален.
Первые признаки жизни, датируемые примерно 3,5 миллиардами лет, были обнаружены в Австралии (Пилбара). Совсем недавно органический углерод был обнаружен в породах возрастом 4,1 миллиарда лет. Жизнь могла возникнуть из теплого источника, богатого питательными веществами, включая нуклеотиды.
Жизнь в архаике эволюционировала в бактерии и цианобактерии. Они вели придонный образ жизни. Они покрыли дно океана тонким зеленым слоем.
Это было 400-360 миллионов лет назад. Жрецы, возможно, появились ближе к концу эпохи эр. Самая ранняя горная порода в мире, формация Исуа в Гренландии, также относится к самой ранней эпохе.
Предтеча охватывает большую часть геологической истории Земли — около 3,8 миллиарда лет. Однако его дата гораздо менее разработана, чем последующая дата Ван Нессау.
В этой статье кратко описаны различные предположения о происхождении жизни, которые отражают современное научное понимание. По мнению Стэнли Миллера, известного эксперта по происхождению жизни, происхождение жизни и принцип эволюции можно определить, когда органические молекулы самоорганизуются в структуру, способную воспроизводиться самостоятельно. Однако при этом возникают другие вопросы: как возникли эти молекулы — почему они смогли собраться в структуры, давшие начало живым организмам — каковы необходимые для этого условия?
Существуют различные теории о происхождении жизни на Земле. Например, в долгосрочном варианте утверждается, что он был передан из космоса на Землю, но убедительных доказательств этому нет. Более того, жизнь, какой мы ее знаем, настолько приспособлена к существованию именно в земных условиях, что если она вышла с Земли, то она произошла от планетарного типа. Большинство современных ученых считают, что жизнь зародилась на Земле, в ее океанах.
Теория абиогенеза — происхождения организмов только из живых существ — сыграла важную роль в развитии учения о происхождении жизни. Однако многие считают его необоснованным, поскольку он в корне противопоставляет вечное идее жизни, отвергаемой наукой, и поддерживает концепцию жизни, отвергаемую наукой. Абсолютизация, идея создания организма из небытия, является исходной гипотезой современной теории жизни. В 1924 году известный биохимик А. И. Опарин предположил, что во время мощной электрической эвакуации Земли, состоявшей из аммиака, метана, углекислого газа и водяного пара 4,5 миллиарда лет назад, для возникновения жизни были необходимы более простые органические соединения. Прогнозы академика Опалина подтвердились. В 1955 году американский исследователь С. Миллер пропустил электрическую нагрузку через смесь газов и паров и получил простые жирные кислоты, мочевину, уксусную кислоту, муравьиную кислоту и различные аминокислоты. Так, в середине XX века злоупотребление составом белков и других органических веществ экспериментировали с злоупотреблением первозданной землей.
Теория панспермии
Теория панспермии — это возможность передачи органических соединений, микробных спор, от одного светского тела к другому. Однако он вообще не отвечает на этот вопрос. Как зародилась жизнь во Вселенной? Происхождение жизни в этой точке Вселенной должно быть обосновано. Этот период времени ограничен, согласно теории больших разрывов, от 12 до 14 миллиардов лет. До этого времени не существовало фундаментальных частиц. А если бы не было ядер и электронов, то не было бы и химических веществ. Затем, в течение нескольких минут, появились протоны, нейтроны и электроны, и материя начала свой эволюционный путь.
Для обоснования этой теории используется повторяющееся появление НЛО, ракет и «космоса», а также сообщения о встречах с инопланетянами. При исследовании материала из метеоров и комет был обнаружен ряд «компонентов-предшественников жизни». Такие вещества, как цианид, средний цианид и органические соединения, возможно, сыграли свою роль в «семенах», упавших на голую Землю.
Сторонниками этого дела были Ф. Крик и Л. Аугель. Ф. Крик подкрепил это дело двумя косвенными признаками. Универсальность генетического кода и необходимость молибдена для нормального метаболизма всех организмов сегодня на планете встречается очень редко.
Зарождение жизни на Земле невозможно без метеоритов и комет
Проанализировав огромное количество собранной информации, исследователи из Техасского технологического университета сформулировали теорию возникновения жизни на Земле. Ученые считают, что появление первой формы простой жизни на нашей планете было бы невозможно без участия упавших на нее комет и метеоров. Исследователь рассказал о своей работе на 125-м ежегодном собрании Американского геологического общества в Денвере, штат Колорадо, 31 октября.
Автор работы, профессор наук о Земле в Техасском технологическом университете (ТТУ) и руководитель университетского музея палеонтологии Санкар Чаттерджи, сказал, что пришел к такому выводу после анализа информации о ранней геологической истории нашей планеты и сравнения люди с различными теориями химической эволюции нашей планеты.
Эксперты считают, что такой подход может помочь объяснить один из самых темных и неизученных периодов в истории нашей планеты. Чаттерджи считает, что большая часть космической бомбардировки, включая кометы и метеориты, произошла около 4 миллиардов лет назад. Чаттерджи считает, что первая жизнь на Земле сформировалась в кратерах, оставленных метеоритами и кометами. И это, вероятно, произошло в период «поздней тяжелой бомбардировки» (3,8-4,1 миллиарда лет назад). В это время резко возросло число столкновений между малыми космическими объектами и нашей планетой. В то время одновременно происходили тысячи столкновений комет. Интересно, что эта теория косвенно подтверждается моделью Nice. Согласно этому, фактическое количество комет и метеоритов, которые должны были упасть на Землю в то время, соответствует фактическому количеству кратеров на Луне, которая является своеобразным щитом для нашей планеты и не позволяет им уничтожить его.
Некоторые ученые предполагают, что эта бомбардировка привела к зарождению жизни в океанах Земли. И некоторые исследования на эту тему показывают, что наша планета хранит больше воды, чем должна. А избыток приписывается кометам, прилетевшим к нам из облака Оорта, которое, как считается, находится на расстоянии световых лет от нас.
Чаттерджи отмечает, что кратеры, образовавшиеся в результате этих столкновений, заполнены расплавленной водой из самой кометы и химическими строительными блоками, необходимыми для формирования простейших организмов. Тем не менее, ученые считают, что места, где жизнь не появилась даже после таких бомбардировок, были просто непригодны для нее.
Когда Земля сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад, она была совершенно непригодна для возникновения на ней жизни. Это был настоящий котел из вулканов, ядовитых горячих газов и постоянно падающих метеоритов», — пишет интернет-журнал., цитируя одного ученого.
‘И миллиард лет спустя это тихая, мирная планета, с огромным количеством воды в изобилии и разнообразными микроорганизмами, прародителями всего живого’.
Жирные кислоты, находящиеся в водной форме, имеют сферическую форму, так что вода в молекуле охватывает сферу. В таких пулях могут задерживаться молекулы РНК.
Протерозойская эра
Период простейших длился примерно с 2,5 миллиарда лет назад до 540 миллионов лет назад. Найдены остатки одноклеточных водорослей, моллюсков и волокнистых колец. Начинает формироваться почва.
В начале этого периода воздух еще не был насыщен кислородом, но по мере эволюции бактерий, живущих в море, они стали выделять все больше и больше O2 в атмосфере. Когда количество кислорода достигло определенного уровня, многие существа сделали эволюционный шаг — перешли на аэробное дыхание.
Палеозойская эра
В палеозойской эре выделяют шесть периодов.
Кембрийский период (530-490 млн лет назад) характеризуется появлением представителей всех видов растений и животных. В морях обитали водоросли, членистоногие, моллюски и первые Hystricomys. Земля оставалась необитаемой. Температура оставалась высокой.
Ордовик (490-442 млн лет назад). На суше появились первые колонии лишайников, а членистоногие начали выходить на берег для размножения. В морской толще продолжали расти позвоночные, кораллы и губки.
Период Силури (442-418 гг. н.э.). Растения появляются в виде земли, членистоногие образуют остатки легочной ткани. Завершается формирование костного каркаса позвоночных, появляются органы чувств. Происходит образование гор и формирование различных климатических зон.
Девонский период (418-353 млн. лет назад). Формирование первых лесов, преимущественно пиров. В водоемах появляются костные и хрящевые растения — земноводные начинают появляться новые организмы, насекомые и формы.
Карбонатный период (353-290 MA). Появление земноводных, опускание континентов, значительное похолодание в конце периода, что привело к исчезновению многих видов.
Пермский период (290-248 гг. н.э.). Землю населяют рептилии, появляются предки млекопитающих. Теплый климат привел к образованию пустынь. Там смогли выжить только прочные папоротники и некоторые хвойные деревья.
Мезозойская эра
Мезозойский период делится на три периода.
Триединый (248-200 мА). Развитие самородков, первое появление млекопитающих. Деление суши на континенты.
Юрский период (200-140 млн лет назад). Появление ангозермов. Внешний вид предков птиц.
Меловой период (140-65 млн лет назад). Полипы (цветковые растения) стали доминирующей группой растений. Развитие высших млекопитающих, настоящих птиц.
