Как животът се е развил на нашата планета? История на живота на земята

За нас предоставеният живот сред различни животински общности, които се хранят взаимно. Нашите екосистеми са изградени на базата на фуражни отношения, например лъвове, ядат антилопи или зебри. Животните се нуждаят от кислород, за да извлекат енергия от храната. Но преди животът на земята беше напълно различен.

В околната среда, лишена от кислород и с високо съдържание на метан, през по -голямата част от своята история, Земята не е била гостоприемно място за животни и растения. Най -ранните форми на живот, за които знаем, че са били микроскопични организми (микроби), които оставят следи от присъствието си в скали около 3,7 милиарда години. Тези следи пренареждат въглеродните молекули, произведени от живи същества.

Доказателство за съществуването на микроорганизми също са запазени в силните структури на създадените от тях строматолити, които имат 3,5 милиарда години на възраст 3,5 милиарда години. Учените днес изучават редки живи строматолитни рифове, за да разберат по -добре най -ранните форми на живот на земята.

Кислородна атмосфера

Преди поне 2,4 милиарда години Cyanobacteria подготви основата за значителни трансформации. Те станаха първата фотосинтеза на Земята, която произвежда хранителни вещества, използвайки вода и енергия на слънцето, и в резултат на това се освобождава кислородът. Това предизвика рязко повишаване на нивото на кислорода в атмосферата, което прави околната среда по -малко благоприятна за други микроорганизми, които не могат да я прехвърлят.

Доказателство за кислородна катастрофа са промени в скалите на морското дъно. Когато има кислород, желязото реагира химически с него (окислява) и се унищожава. Скалите, принадлежащи към периода преди това събитие, са покрити с железни ивици. Породите, датирани от периода след кислородното бедствие, нямат железни ленти.

След първоначалния импулс на кислород той се стабилизира на по -ниски нива, на които остана още няколко милиарда години. Всъщност, когато цианобактериите умряха и се преместиха на морското дъно, разлагането им вероятно доведе до намаляване на нивото на кислород. По този начин океанът все още не е подходяща среда за повечето форми на живот, която се нуждае от достатъчно кислород.

Многоклетъчен живот

Настъпиха обаче и други промени. Докато микроорганизмите са в състояние да обработват много химикали, те нямат специализирани клетки, които са необходими за многоклетъчни организми. Телата на животните имат различни клетки: кожа, кръв, кости, съдържащи органели, всяка от които изпълнява собствената си специална функция. Микробите са само единични клетки, които нямат нито органели, нито ядра за опаковане на тяхната ДНК.

Но нещо революционно се случи, когато някои микроорганизми започнаха да живеят в други хора, действайки за тях като органели. Митохондриите, органите, обработващи храна в енергия, възникват в резултат на тези взаимноизгодни отношения. В допълнение, за първи път ДНК беше опакована в ядра. Новите сложни клетки (еукариотни клетки) имаха специализирани части, които играят специални роли за поддържане на цялата клетка.

Клетките също започнаха да живеят заедно поради определени предимства. Клетъчните групи могат да се хранят по -ефективно или да получат защита. Живеейки колективно, клетките започнаха да подкрепят нуждите на групата, изпълнявайки определени функции. Някои клетки бяха предназначени да създават съединения, държащи групата заедно, докато други произвеждат храносмилателни ензими, които могат да разделят храна.

Първите животни

Тези клъстери от специализирани взаимодействащи клетки в крайна сметка се превърнаха в първите животни, които според ДНК се развиха преди около 800 милиона години. Гъбите бяха едно от най -ранните животни. Въпреки че химичните съединения на гъбите се запазват в скали с възраст от 700 милиона години, молекулярните данни показват, че са се развили още по -рано.

Нивото на кислород в океана все още е ниско в сравнение с днес, но гъбата може да понася липсата му. Въпреки че, подобно на други животни, гъбите за метаболизма се нуждаят от кислород, те не го консумират в големи количества, тъй като са неактивни. Те водят заседнал начин на живот, ядат частици храна от вода, която изпомпва през телата им със специализирани клетки.

Гъбите имат примитивно тяло, състоящо се от слоеве от клетки около кухините, пълни с вода и поддържани от твърди части от скелета. Еволюцията на все по -сложни и разнообразни сгради на тялото в крайна сметка ще доведе до появата на отделни групи животни.

Инструкциите за сглобяване на структурата на тялото на животното са положени в неговите гени. Някои гени действат като диригенти на оркестъра, контролирайки експресията на много други гени на определени места и в определен момент за правилно събиране на компоненти. Въпреки че те не са били приложени веднага, има доказателства, че части от инструкциите за сложни тела са присъствали дори при най -ранните животни.

Благодарение на техните твърди скелети, гъбата стана първите строители на рифове на земята.

Ediacar Biota

Преди около 580 милиона години (период на Ediacar), в допълнение към гъбите, бяха разпространени други организми. Тези различни същества на морското дъно - с тела под формата на листа, панделки и дори одеяла - живеят с устни в продължение на 80 милиона години. Техните вкаменелости могат да бъдат намерени в утаечни скали по целия свят. Структурата на тялото на повечето животни от Едиакар обаче не е подобна на съвременните групи.

До края на Едиакаран нивото на кислород се увеличава, приближавайки се до нивата, достатъчни за поддържане на живота въз основа на кислорода. Първите гъби, може би, наистина помогнаха за увеличаване на количеството кислород, яденето на бактерии, отстраняването им от процеса на разлагане. Следи от тялото, наречено Дикинсония Костата Смята се, че той може да се движи по морското дъно, като се твърди, че яде микроби.

Края на изчезването на Едиакар

Въпреки това, преди около 541 милиона години, повечето от съществата на Ediacar изчезнаха, което показва сериозна промяна в околната среда. Може би определена роля е играна от еволюцията на структурата на тялото на животните, връзките с фуражи и екологичното инженерство.

Бъровете, открити в аналите на вкаменяване, датират от края на периода на Едиакар, показват, че червеите започват да изкопават дъното на океана. Тези първи еколози са нарушили и евентуално авариират находищата, нарушавайки условията на живот на други животни от Едиакар. Тъй.

Кембрийски експлозия

Кембрийският период (преди 541-485 милиона години) стана свидетел на бурна експлозия на нови форми на живот. Заедно с новия начин на живот на мърморещите животни се появиха твърди части на тялото, като черупки и шипове. Те позволиха на животните да променят по -радикално местообитанието, например, да копаят дупки. Имаше и промяна в посоката на по -активни животни с определени глави и опашки за насочено движение и преследване на плячка. Активното хранене на добре въоръжени животни, като трилобити, може още повече да унищожи морското дъно, върху което живеят меките същества за едиката.

Уникални методи за хранене са разделили околната среда, освобождавайки място за по -голямо разнообразие от живот. През 1909 г. Четвъртият секретар на Смитсоновския институт Чарлз Дюлил Уолкот открива вкаменелостите на шистовите находища на бергеси, които разкриват безпрецедентно биоразнообразие от живота на Кембрий. Докато някои организми изкопават дъното на океана, други се скриха на находища, прикрепени към гъбите или плуват в горната част.

Много от тези странно изглеждащи организми бяха еволюционни експерименти, например пет -езирани опаби. Въпреки това, някои групи, като трилобити, процъфтяват и доминират на земята в продължение на стотици милиони години, но в крайна сметка са изчезнали. Строматолитните бактерии, формиращи рифа, също намаляват, а рифовете, създадени от организми, наречени брахиоподи. Днешните доминиращи строители на рифове, солидни корали се появиха само 200 милиона години по -късно.

Въпреки всички промени, които трябваше да настъпят, до края на Камбрия бяха създадени почти всички съществуващи видове животни (мекотели, членестоноги, Ringleys и др. Д.), както и хранителни мрежи, които са основата за съвременната екосистема на Земята.