Gyvybės biologija

Evoliucija ir gyvenimo Žemėje istorija

Paveldimumas

Nemažai įrodymų yra tai, kad visas gyvenimas Žemėje nuo pat jo atsiradimo kilo iš bendrų protėvių nenutrauktoje grandinėje. Darvino evoliucijos principą apibendrina šie faktai. Visas gyvenimas linkęs ilgėti: daugiau organizmų pastoja, gimsta, išperėja, sudygsta iš sėklų, sudygsta iš sporų arba yra gaminami ląstelių dalijimosi būdu (ar kitomis priemonėmis), nei įmanoma išgyventi. Kiekvienas tokiu būdu pagamintas organizmas, nors ir nedaug, šiek tiek skiriasi nuo jo giminaičių. Bet kurioje aplinkoje tam tikru metu tie variantai, kurie geriausiai tinka tai aplinkai, paliks daugiau palikuonių nei kiti. Palikuonys primena jų protėvius. Įvairūs organizmai paliks palikuonius kaip jie patys. Todėl organizmai laikui bėgant skirsis nuo savo protėvių. Natūralios atrankos terminas yra trumpas sakydamas, kad visi organizmai neišgyvena palikdami palikuonių su tokia pačia tikimybe. Tie, kurie gyvi šiandien, buvo atrinkti palyginti su panašiais, kurie niekada neišgyveno ir nebuvo išauginti. Visi organizmai Žemėje šiandien yra vienodai išsivystę, nes visi turi tuos pačius senovės protėvius, kurie išgyveno daugybę grėsmių jų išlikimui. Visi išliko nuo maždaug 3,7 milijardo iki 3,5 milijardo metų Archean Eon metu (prieš 4 milijardus iki 2,5 milijardo metų) - didžiojo evoliucijos proceso produktai su identiškomis molekulinėmis biologinėmis bazėmis. Kadangi Žemės aplinka yra tokia įvairi, nepaisant cheminių panašumų, tam tikros organizmo evoliucijos istorijos detalės skiriasi nuo kitų rūšių.

Konvergencija

Visur Žemės aplinka yra nevienalytė. Kalnai, vandenynai ir dykumos patiria nepaprastą temperatūrą, drėgmę ir vandens prieinamumą. Visose ekosistemose yra įvairios mikroaplinkos: deguonies nusodintu vandenynuose, dirvožemiuose, kuriuose gausu sulfidų ar amoniako, mineralų atodangose, kuriose yra didelis radioaktyvumas, arba, pavyzdžiui, verdančiose organinių medžiagų turinčiose versmėse. Be šių fizinių veiksnių, bet kurio organizmo aplinka apima ir kitus organizmus, esančius jo apylinkėse. Kiekvienai aplinkos sąlygai yra atitinkama ekologinė niša. Žemėje apgyvendintų ekologinių nišų įvairovė yra gana nepaprasta. Net šlapi granito įtrūkimai yra užpildyti „uolienų valymo“ bakterijomis. Ekologinės nišos gyvenimo istorijoje keletą kartų užpildytos savarankiškai. Pavyzdžiui, gana analogiškas paprastam placentos žinduolių vilkui buvo Australijoje gyvenęs raudonasis vilkas, tilacinas (išnykęs nuo 1936 m.); abu plėšrieji žinduoliai turi ryškius fizinės išvaizdos ir elgesio panašumus. Ta pati modernizuota greitaeigio jūrų judėjimo forma nepriklausomai išsivystė bent keturis kartus: Stenopterygius ir kituose mezozojaus ropliuose; tunuose, kurie yra žuvys; delfinuose ir ruoniuose, kurie yra žinduoliai. Konvergencinė hidrodinaminės formos evoliucija atsiranda dėl to, kad egzistuoja tik siauras didelių gyvūnų greitaeigio jūrų judėjimo problemos sprendimo spektras. Akis - šviesos receptorius, formuojantis vaizdą - daugiau nei dvi dešimtis kartų išsivystė nepriklausomai ne tik gyvūnams Žemėje, bet ir protistams, tokiems kaip dinomastigote Erythropsodinium. Akivaizdu, kad akių kontūro struktūros geriausiai išsprendžia vaizdo įrašymo problemą. Tais atvejais, kai fizika ar chemija nustato vieną veiksmingiausių tam tikros ekologinės problemos sprendimo būdų, evoliucija skirtingose ​​linijose dažnai bus linkusi į panašius, beveik tapačius sprendimus. Šis reiškinys yra žinomas kaip suartėjusi evoliucija.

Spontaniškas kartas

Galų gale gyvenimas yra materialus procesas, kuris kilo iš negyvenamos materialinės sistemos spontaniškai ir bent kartą tolimoje praeityje. Kaip atsirado gyvybė, aptariama žemiau. Tačiau negalima teigti, kad spontaniškas kartos generavimas yra įrodytas. Spontaniškas generavimas, dar vadinamas abiogeneze, hipotetinis procesas, kurio metu gyvieji organizmai vystosi iš negyvybingos medžiagos. Pagal šią teoriją buvo manoma, kad sūrio ir duonos gabaliukai, suvynioti į skudurus ir palikti tamsiame kampe, duoda pelių, nes po kelių savaičių skuduruose atsirado pelių. Daugelis tikėjo savaiminiu generavimu, nes tai paaiškino tokius įvykius, kaip ant pūvančios mėsos spiečiantys magnatai.

Iki XVIII a. Tapo akivaizdu, kad augalai ir gyvūnai negali būti gaunami iš negyvybingos medžiagos. Mikroorganizmų, tokių kaip mielės ir bakterijos, kilmė nebuvo iki galo nustatyta, kol XIX amžiuje prancūzų chemikas Luisas Pasteuras neįrodė, kad mikroorganizmai dauginasi, kad visi organizmai yra iš anksčiau egzistuojančių organizmų ir kad visos ląstelės yra iš jau egzistuojančių ląstelių. Tuomet kokie įrodymai yra apie seniausią gyvenimą Žemėje?