EKOLOGIA. Początek Wszechświata. Historia Ziemi. Historia świata w pigułce

Transkrypt

1 EKOLOGIA Historia świata w pigułce 1 Początek Wszechświata ok. 15 mld lat temu: temperatura: + + gęstość: : + + WIELKI WYBUCH s: temp K; powstanie cząstek elementarnych i antycząstek 10-5 s: powstanie protonów, neutronów, etc. 3 min: epoka nuklosyntezy (powstanie jąder j pierwiastków lekkich) 10 6 lat: powstanie atomów 10 9 lat: powstanie pierwszych galaktyk i kwazarów lat: obecny Wszechświat 2 Historia Ziemi Wiek Ziemi obecnie oceniany na ok. 4,4 mld lat Najstarsze znane skały: zach. Grenlandia: 3,7 3,8 mld lat gnejsy z Acasta (USA): ok. 3,96 mld lat cyrkon z zach. Australii: 4,1 4,3 mld lat Najstarsze znane ślady życia: Australia i Afryka Pd.: sinice (ok. 3,5 mld lat) Grenlandia: mat. organiczna? (ok. 3,8 mld lat) 3 1

2 Pierwotna atmosfera Ziemi i jej pochodzenie Skład pierwotnej atmosfery: CO 2 główny składnik N 2 mniejsze znaczenie NH 3, CH 4, SO 2, HCl śladowo BRAK O 2 Powstanie: hipoteza odgazowania około o 80% 85% atmosfery powstało o w wyniku odgazowania w ciągu pierwszego miliona lat 4 Warunki termiczne na Ziemi Era archaiczna (4,4 2,5 mld lat temu): aktywność słońca ok. 75% obecnej jak w takich warunkach mogło o powstaćżycie? Hipoteza Sagana i Mullera: : duża a zawartość CH 4 i NH 3 superefekt cieplarniany Hipoteza Ramanathana: śladowe ilości CH 4 i NH 3, lecz duża a zawartość CO 2 superefekt cieplarniany 5 Zawartość i kontrola CO 2 w atmosferze Model abiotyczny (Walker( Walker, Kasting, Hays): początkowa zawartość CO 2 wysoka ocieplenie klimatu wzrost tempa parowania wody wzrost opadów wymywanie CO 2 z atmosfery i wiązanie w skałach ach osadowych spadek zawartości CO 2 w atmosferze osłabienie efektu cieplarnianego Model biotyczny (Lovelock( Lovelock): początkowa zawartość CO 2 w atmosferze wysoka rozwój fitoplanktonu wiązanie CO 2 powstawanie osadowych skał węglanowych spadek zawartości CO 2 w atmosferze i wodzie morskiej osłabienie efektu cieplarnianego 6 2

3 Zawartość i kontrola O 2 w atmosferze produkcja wolnego O 2 : wyłą łącznie organizmy żywe początkowe 1 2 mld lat: większo kszość O 2 wiązana na skutek utleniania minerałów, głównie g związk zków żelaza od ok. 2 mld lat temu: po utlenieniu większo kszości Fe gromadzenie O 2 w atmosferze ok. 1,5 mld temu: zawartość O 2 w atmosferze zbliżona do obecnej możliwo liwość wyjścia życia na lądl Obecna, ok. 21% zawartość O 2 w atmosferze jest wynikiem procesów w fotosyntezy 7 Biogeneza: podstawowe problemy do rozwiązania Powstanie białek Powstanie kodu genetycznego Połą łączenie syntezy białek z kodem genetycznym 8 Biogeneza: białka jako początek życia Koncepcja Oparina i Haldane a: w redukującej wczesnej atmosferze (H 2, CH 4, NH 3 ) w wysokiej temperaturze i przy udziale wyładowa adowań atmosferycznych związki zki organiczne mogą powstawać samorzutnie Stanleya Millera powstanie aminokwasów Juana Oró powstanie aminokwasów w oraz adeniny Sidneya Foxa powstanie krótkich łańcuchów w proteinowych Problemy: autoreplikacja? ewolucja? 9 3

4 Biogeneza: RNA jako początek życia Koncepcja Woese a, Cricka i Orgela: prebiotyczny RNA posiadał zdolność autoreplikacji bez udziału u białek oraz katalizowania syntezy białek Cecha i Altmana niektóre typy RNA faktycznie posiadają zdolność autorepliacji Szostaka zbudowanie RNA posiadającego zarówno zdolność cyklicznej autoreplikacji jak i własnow asności enzymatyczne Problemy: niedobór rybozy trudności z syntezą wszystkich składnik adników w bez katalizatorów 10 Od RNA do DNA kodującego białka 11 Katalizatory Hipoteza Cairns-Smitha i Dagensa: kataliza na związkach zkach nieorganicznych kryształy y minerałów w ilastych, np. kaolinit i montmorylonit w obecności ci minerałów ilastych związki zki wielkocząsteczkowe (węglowodory, mono- i polisacharydy, fosfolipidy,, aminokwasy i peptydy) tworzą się z wydajności cią tysiące razy większ kszą niż bez udziału u ich matrycy 12 4

5 Źródła hydrotermalne przesłanki: wszystkie Archaebacteria preferują środowiska o wysokich temperaturach, niektóre tolerują do 120 o C, pewne gatunki preferują beztlenowe, kwaśne środowiska z wysoką zawartości cią siarki 13 Powstanie i ewolucja życia Sprzęż ężenie reakcji abiotycznych: replikacji RNA tworzenia struktur fosfolipidowych lub koacerwatów reakcji biochemicznych Pierwotny organizm (heterotroficzny, beztlenowy) Archaebacteria Procaryota - bakterie - sinice Eucaryota -śluzowce - grzyby - pierwotniaki - rośliny - zwierzęta 14 5