Як життя розвивається на нашій планеті? Історія життя на землі

Для нас, надання життя серед різних тварин, які годують один одного. Наші екосистеми побудовані на основі кормових відносин, таких як леви, їдять антилопи або зебри. Тварини потребують кисню, щоб витягти енергію з їжі. Але раніше життя на Землі була зовсім іншою.

У навколишньому середовищі, позбавлених кисню та високого метану, для більшої частини своєї історії Земля не була вітаючою місцем для тварин і рослин. Найбільш ранні форми життя, які ми знаємо, були мікроскопічні організми (мікроби), які залишили сліди їх присутності в каменях до віку близько 3,7 мільярдів років. Ці сліди перебудовані молекули вуглецю, вироблені живими істотами.

Докази існування мікроорганізмів також збереглися у твердих структурах, створених ними, що мають вік 3,5 мільярдів років. Сьогодні вчені навчаються сьогодні рідкісні живі страматолітичні рифи, щоб краще зрозуміти найдавніші форми життя на землі.

Атмосфера кисню

Щонайменше 2,4 мільярда років тому ціанобактерії підготували основу для значних перетворень. Вони стали першими з фотосинтезу Землі, які виробляли поживні речовини, використовуючи воду та енергію Сонця, і результат був ізольований кисень. Це спричинило різке збільшення рівня кисню в атмосфері, що робить навколишнє середовище менш сприятливим для інших мікроорганізмів, які не могли його нести.

Докази кисневої катастрофи є змінами у породах морського дна. Коли є кисень, залізо хімічно реагує з ним (окислюється) і руйнується. Гірські породи, пов`язані з періодом до цієї події, покриті залізними смужками. Породи від періоду після кисню катастрофу не мають залізних смуг.

Після початкового кисневого імпульсу, він стабілізувався на нижчих рівнях, де залишається ще кілька мільярдів років. Фактично, коли ціанобактерії загинули і переїхали до морського дна, їх розкладання, ймовірно, призвело до зменшення рівня кисню. Таким чином, океан був ще не підходящим середовищем для більшості форм життя, що потребує достатнього кисню.

Багатоклітинне життя

Однак відбулися інші зміни. Хоча мікроорганізми здатні обробляти багато хімічних речовин, вони не мають спеціалізованих клітин, необхідних для багатоклітинних організмів. Торгові тіла мають різні клітини: шкіра, кров, кістки, що містять органел, кожен з яких виконує його спеціальну функцію. Мікроби - це лише окремі клітини, які не мають ніяких органелів, ні ядер для упакування своєї ДНК.

Але щось відбулося революціонер, коли деякі мікроорганізми почали жити всередині інших, говорячи за них як органел. Мітохондрії, органели, переробка їжі в енергію, виникла внаслідок цих взаємовигідних відносин. Крім того, вперше ДНК була упакована в ядро. Нові комплексні клітини (еукаріотичні клітини) мали спеціалізовані частини, що відтворюють спеціальні ролі для підтримки всієї клітини.

Клітини також почали жити разом з певними перевагами. Групи клітин можуть харчуватися більш ефективно або отримати захист. Жива колективно, клітини почали підтримувати потреби групи, виконуючи певні функції. Деякі клітини були призначені для створення сполук, що мають групу разом, тоді як інші виробляють травні ферменти, які можуть розщеплювати їжу.

Перші тварини

Ці кластери спеціалізованих взаємодіючих клітин, в кінцевому підсумку стали першими тваринами, які, за даними ДНК, розвивалися близько 800 мільйонів років тому. Губки були однією з найдавніших тварин. Незважаючи на те, що хімічні сполуки губок зберігаються у породах 700 мільйонів років, молекулярні дані вказують на те, що вони розвивалися ще раніше.

Рівень кисню в океані все ще був низький порівняно з сьогодні, але губки здатні переносити його на дефіцит. Хоча, як і інші тварини, губки для метаболізму потребують кисню, вони не споживають у великих кількостях, оскільки неактивні. Вони ведуть сповільнення способу життя, годуючи частинками їжі з води, які насолоджуються їх тілом з спеціалізованими клітинами.

Губки мають примітивне тіло, що складається з шарів клітин навколо води, наповненої водою та підтримуються твердими частинами скелету. Еволюція все більш складних і різноманітних будівель тіла, в кінцевому підсумку призводить до виникнення окремих груп тварин.

Інструкції для складання структури тіла тварини закладені в її гени. Деякі гени діють як провідники оркестру, що контролюють вираження багатьох інших генів у певних місцях, і в певний час, щоб правильно збирати компоненти. Хоча вони не були негайно реалізовані, є докази того, що частини інструкцій для складних органів присутні навіть у ранніх тварин.

Завдяки своїм твердим скелетам, губки стали першими будівельниками рифів на землі.

Ediacarian biota

Приблизно 580 мільйонів років тому (Період Едіакар), крім губок, відбулися інші організми. Ці різноманітні істоти на морському дні - з тілами у вигляді листя, стрічок і навіть ковдр - жили з губками протягом 80 мільйонів років. Їхні скам`янілості можна знайти в осадових порід у всьому світі. Однак структура тіла більшості едіаціонерних тварин не здавалося сучасними групами.

До кінця Ediacaran, рівень кисню піднявся, наближаючись до рівнів, достатніх для підтримки життя на основі кисню. Перші губки, можливо, справді сприяли збільшенню кількості кисню, ввівши бактерії, видаляючи їх з процесу розкладання. Сліди називаються Дікінсонія Костата Передбачається, що він міг рухатися на морському дні, мабуть, годуючи килимки мікроорганізмів.

Кінець вимирання Ediakar

Однак, близько 541 мільйонів років тому, більшість істот Едякар зник, що вказує на серйозні зміни навколишнього середовища. Можливо, була відігравана певна роль еволюції структури тіла тварин, кормових відносин та інженерів навколишнього середовища.

Отвори, виявлені в літописах скам`янілостей, датувалися до кінця періоду Едякар, показують, що чорноподібні тварини почали копати дно океану. Ці перші навколишні інженери порушили і, можливо, газовані відкладення, порушуючи умови життя інших тварин Ediakar. Оскільки екологічні умови погіршилися для деяких тварин, вони покращилися для інших, потенційно сприяють зміні виду.

Кембрійський вибух

Кембрійський період (541-485 мільйонів років тому) свідчив про швидкий вибух нових форм життя. Поряд з новим способом життя тварин, з`явилися тверді частини тіла, такі як снаряди та шипи. Вони дозволяли тваринам більш радикально змінювати середовище існування, наприклад, копати отвори. Також відбулася зміна до більш активних тварин з певними головами та хвостами для спрямованого руху та переслідування виробництва. Активне харчування добре озброєних тварин, таких як трилобіти, все ще може знищити морське дно, в якому жили м`які едіаканські істоти.

Унікальні методи харчування розділили навколишнє середовище, звільняючи місце для більш різноманітності життя. У 1909 році четвертий секретар Смітсонівського інституту Чарльз Дулітл Валькотт виявив скасування сланцевих родовищ Бергесу, який виявив безпрецедентне біорізноманіття Кембрійського життя. Хоча самі організми копали дно океану, інші сховалися в опадах, прикріплені до губок або плаваючих у верхній частині.

Багато хто з цих дивних організмів були еволюційними експериментами, наприклад, п`яти лежачим. Однак деякі групи, такі як трилобіти, процвітали і домінували на землі для сотень мільйонів років, але в кінцевому підсумку вимерли. Строматолітичні рими, що утворюють бактерії, також зменшилися, а рифи, створені організмами, називаються брачкоподами, виникло, оскільки умови на Землі продовжували змінюватися. Сьогоднішні домінуючі будівельники рифів, суцільні корали, лише 200 мільйонів років з`явилися пізніше.

Однак, незважаючи на всі зміни, які мали відбутися, до кінця Кембріана було створено майже всі існуючі типи тварин (молюски, членистоногі, зіткнулися черевики та т. D.), а також з`явилися харчові мережі, що утворюють основу для сучасної екосистеми Землі.