Bagaimana makhluk hidup pertama kali muncul. Asal usul kehidupan di Bumi: Tahapan utama perkembangan biosfer

Kehidupan muncul di planet kita sekitar setengah miliar tahun setelah asal mula Bumi, yaitu sekitar 4 miliar tahun yang lalu: saat itulah nenek moyang pertama semua makhluk hidup muncul. Itu adalah sel tunggal, kode genetiknya mencakup beberapa ratus gen. Sel ini memiliki semua yang diperlukan untuk kehidupan dan perkembangan lebih lanjut: mekanisme yang bertanggung jawab untuk sintesis protein, reproduksi informasi herediter dan produksi asam ribonukleat (RNA), yang juga bertanggung jawab untuk mengkode data genetik.

Para ilmuwan memahami bahwa nenek moyang pertama semua makhluk hidup muncul dari apa yang disebut sup primordial - asam amino yang muncul dari senyawa air dengan unsur kimia yang mengisi reservoir Bumi muda.

Kemungkinan terbentuknya asam amino dari campuran unsur kimia dibuktikan melalui percobaan Miller-Urey yang dilaporkan Gazeta.Ru beberapa tahun lalu. Selama percobaan, Stanley Miller mensimulasikan kondisi atmosfer bumi sekitar 4 miliar tahun yang lalu dalam tabung reaksi, mengisinya dengan campuran gas - metana, amonia, karbon dan karbon monoksida - menambahkan air dan mengalirkan arus listrik melalui tabung reaksi , yang seharusnya menghasilkan efek pelepasan petir.

Sebagai hasil interaksi bahan kimia, Miller memperoleh lima asam amino dalam tabung reaksi - bahan penyusun dasar semua protein.

Setengah abad kemudian, pada tahun 2008, para peneliti menganalisis kembali isi tabung reaksi yang dibiarkan utuh oleh Miller, dan menemukan bahwa sebenarnya campuran produk tersebut tidak mengandung 5 asam amino sama sekali, melainkan 22, hanya saja penulisnya percobaan tidak dapat mengidentifikasi mereka beberapa dekade yang lalu.

Setelah itu, para ilmuwan dihadapkan pada pertanyaan manakah di antara tiga molekul dasar yang terkandung dalam semua organisme hidup (DNA, RNA, atau protein) yang menjadi langkah selanjutnya dalam pembentukan kehidupan. Kompleksitas masalah ini terletak pada kenyataan bahwa proses pembentukan masing-masing dari tiga molekul bergantung pada dua molekul lainnya dan tidak dapat dilakukan tanpa adanya molekul tersebut.

Dengan demikian, para ilmuwan harus mengakui kemungkinan terbentuknya dua kelas molekul sekaligus sebagai akibat dari kejadian yang tidak disengaja kombinasi yang sukses asam amino, atau setuju bahwa struktur hubungan kompleksnya terbentuk secara spontan, setelah munculnya ketiga kelas tersebut.

Masalah ini terpecahkan pada tahun 1980an, ketika Thomas Check dan Sidney Altman menemukan kemampuan RNA untuk hidup secara mandiri, bertindak sebagai akselerator. reaksi kimia dan mensintesis RNA baru yang mirip dengan dirinya. Penemuan ini menghasilkan “hipotesis dunia RNA,” yang pertama kali diusulkan oleh ahli mikrobiologi Carl Woese pada tahun 1968 dan akhirnya dirumuskan oleh ahli biokimia pemenang penghargaan. Hadiah Nobel dalam bidang kimia oleh Walter Gilbert pada tahun 1986. Inti dari teori ini adalah bahwa dasar kehidupan diakui sebagai molekul asam ribonukleat, yang dalam proses reproduksinya sendiri dapat mengakumulasi mutasi. Mutasi ini akhirnya menyebabkan kemampuan asam ribonukleat untuk membuat protein. Senyawa protein merupakan katalis yang lebih efisien dibandingkan RNA, itulah sebabnya mutasi yang menciptakan senyawa tersebut tertanam dalam proses tersebut. seleksi alam.

Pada saat yang sama, “gudang” informasi genetik—DNA—juga terbentuk. ribet asam nukleat diawetkan sebagai perantara antara DNA dan protein, melakukan banyak fungsi berbeda:

mereka menyimpan informasi tentang urutan asam amino dalam protein, mentransfer asam amino ke tempat sintesis ikatan peptida, dan mengambil bagian dalam mengatur tingkat aktivitas gen tertentu.

Pada saat ini Para ilmuwan tidak memiliki bukti yang jelas bahwa sintesis RNA seperti itu dimungkinkan melalui kombinasi asam amino acak, meskipun terdapat konfirmasi tertentu terhadap teori ini: misalnya, pada tahun 1975, ilmuwan Manfred Samper dan Rudiger Luce menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu RNA dapat secara spontan muncul dalam campuran yang hanya mengandung nukleotida dan replikase, dan pada tahun 2009, para peneliti dari Universitas Manchester membuktikan bahwa uridin dan sitidin - komponen asam ribonukleat - dapat disintesis dalam kondisi awal Bumi. Namun, beberapa peneliti terus mengkritik “hipotesis dunia RNA” karena sangat rendahnya kemungkinan munculnya asam ribonukleat secara spontan dengan sifat katalitik.

Ilmuwan Richard Wolfenden dan Charles Carter dari University of North Carolina mengusulkan versi mereka tentang pembentukan kehidupan dari zaman purba " bahan bangunan" Mereka percaya bahwa asam amino, yang terbentuk dari sekumpulan unsur kimia yang ada di Bumi, menjadi dasar pembentukan bukan asam ribonukleat, tetapi zat lain yang lebih sederhana - enzim protein, yang memungkinkan munculnya RNA. Para peneliti mempublikasikan hasil karyanya di jurnal PNAS .

Richard Wolfenden menganalisis sifat fisik 20 asam amino dan sampai pada kesimpulan bahwa asam amino secara mandiri dapat menjamin proses pembentukan struktur protein lengkap. Protein-protein ini, pada gilirannya, adalah enzim—molekul yang mempercepat reaksi kimia dalam tubuh. Charles Carter melanjutkan penelitian rekannya, dengan menggunakan contoh enzim yang disebut aminoasil-tRNA sintetase, betapa pentingnya peran enzim dalam pengembangan lebih lanjut landasan kehidupan:

molekul protein mampu mengenali transpor asam ribonukleat, memastikan kesesuaiannya dengan bagian kode genetik, dan dengan demikian mengatur transfer informasi genetik yang benar ke generasi berikutnya.

Menurut penulis penelitian, mereka mampu menemukan “mata rantai yang hilang”, yang merupakan tahap peralihan antara pembentukan asam amino dari unsur kimia primer dan pelipatan asam ribonukleat kompleks darinya. Proses pembentukan molekul protein cukup sederhana dibandingkan dengan pembentukan RNA, dan kelayakannya dibuktikan oleh Wolfenden dengan mempelajari 20 asam amino.

Temuan para ilmuwan ini juga memberikan jawaban atas pertanyaan lain yang telah lama mengkhawatirkan para peneliti, yaitu: kapan “pembagian kerja” terjadi antara protein dan asam nukleat, termasuk DNA dan RNA. Jika teori Wolfenden dan Carter benar, maka kita dapat dengan aman mengatakan: protein dan asam nukleat “membagi” fungsi utamanya di antara mereka sendiri pada awal kehidupan, yaitu sekitar 4 miliar tahun yang lalu.

Apakah kehidupan merupakan hasil evolusi atau penciptaan? Dilema ini telah meresahkan pikiran lebih dari satu generasi ilmuwan. Perdebatan yang tiada habisnya mengenai hal ini memunculkan teori-teori yang semakin menarik.

Keteraturan vs kekacauan

Hukum kedua termodinamika (entropi) menyatakan bahwa semua elemen alam semesta berpindah dari keteraturan ke kekacauan. Hal ini dikemukakan oleh ilmuwan NASA Robert Destrow, yang menyatakan bahwa “alam semesta berhenti seperti jam”. Kaum kreasionis mengandalkan hukum entropi untuk membuktikan ketidakkonsistenan sudut pandang evolusionis, yang mengasumsikan perkembangan spontan dan komplikasi semua elemen dunia sekitar.

Teolog abad ke-19 William Peley membuat analogi berikut. Kami tahu itu arloji saku tidak muncul dengan sendirinya, tetapi diciptakan oleh manusia: maka struktur kompleks seperti tubuh manusia juga merupakan hasil penciptaan.

Charles Darwin menentang sudut pandang ini dengan teorinya tentang kekuatan seleksi alam, yang, dengan mengandalkan variabilitas herediter dalam proses evolusi jangka panjang, mampu membentuk struktur organik paling kompleks.

“Tetapi kehidupan organik tidak mungkin muncul dari benda mati,” kata para pendukung kreasionis. tempat yang rentan teori Darwin.

Baru-baru ini saja penelitian ahli kimia Stanley Miller dan Harold Urey memberikan argumen yang membela teori evolusi.

Eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan Amerika mengkonfirmasi hipotesis bahwa ada kondisi di Bumi primitif yang berkontribusi pada munculnya molekul biologis zat anorganik. Menurut temuan mereka, molekul terbentuk di atmosfer sebagai hasil reaksi kimia biasa, dan kemudian, jatuh bersama hujan ke laut, menyebabkan lahirnya sel pertama.

Berapa umur bumi?

Pada tahun 2010, ahli biokimia Amerika Douglas Theobald mencoba membuktikan bahwa semua kehidupan di Bumi memiliki nenek moyang yang sama. Dia menganalisis secara matematis urutan protein yang paling umum dan menemukan bahwa molekul terpilih ditemukan pada manusia, lalat, tumbuhan, dan bakteri. Kemungkinan adanya nenek moyang yang sama, menurut perhitungan ilmuwan, adalah 102.860.

Menurut teori evolusi, proses peralihan dari organisme paling sederhana ke organisme lebih tinggi membutuhkan waktu miliaran tahun. Namun para pendukung kreasionis menyatakan bahwa hal ini mustahil, karena umur bumi tidak melebihi beberapa puluh ribu tahun.

Semua spesies hewan dan tumbuhan, menurut pendapat mereka, muncul hampir bersamaan dan independen satu sama lain - dalam bentuk yang dapat kita amati sekarang.

Ilmu pengetahuan modern, berdasarkan data analisis radioisotop sampel terestrial dan materi meteorit, menentukan usia bumi pada 4,54 miliar tahun. Namun, seperti yang ditunjukkan oleh beberapa eksperimen, metode penanggalan ini dapat menimbulkan kesalahan yang sangat serius.

Pada tahun 1968, "Majalah penelitian geografis» menerbitkan analisis radioisotop batuan vulkanik yang terbentuk di Hawaii akibat letusan gunung berapi yang terjadi pada tahun 1800. Usia batuan diperkirakan berkisar antara 22 juta hingga 2 miliar tahun.

Analisis radiokarbon, yang digunakan untuk menentukan umur sisa biologis, juga menyisakan banyak pertanyaan. Metode ini memungkinkan batas umur sampel ditetapkan pada 60.000 tahun dengan 10 waktu paruh karbon-14. Namun bagaimana menjelaskan fakta bahwa karbon-14 ditemukan dalam sampel “kayu Jurassic”? “Hanya karena umur bumi sudah terlalu maju,” tegas para pendukung kreasionis.

Ahli paleontologi Harold Coffin mencatat bahwa pembentukan batuan sedimen terjadi tidak merata dan sulit dikenali usia sebenarnya planet kita. Misalnya, fosil pohon di dekat Joggins (Kanada), yang secara vertikal menembus lapisan tanah sejauh 3 meter atau lebih, menunjukkan bahwa tanaman terkubur dalam waktu yang sangat singkat sebagai akibat dari peristiwa bencana.

Evolusi yang cepat

Jika kita berasumsi bahwa Bumi tidak begitu kuno, mungkinkah evolusi bisa masuk ke dalam kerangka waktu yang lebih ringkas? Pada tahun 1988, tim ahli biologi Amerika yang dipimpin oleh Richard Lenski memutuskan untuk melakukan eksperimen jangka panjang yang mensimulasikan proses evolusi di laboratorium menggunakan contoh bakteri Escherichia coli.

12 koloni bakteri ditempatkan dalam lingkungan yang sama, di mana hanya glukosa sebagai sumber makanan, serta sitrat, yang dengan adanya oksigen, tidak dapat diserap oleh bakteri.

Para ilmuwan mengamati E. coli selama 20 tahun, selama waktu tersebut lebih dari 44 ribu generasi bakteri berubah. Selain perubahan ukuran bakteri yang khas pada semua koloni, para ilmuwan menemukan fitur menarik, hanya melekat pada satu koloni: di dalamnya, bakteri antara generasi ke-31 dan ke-32 menunjukkan kemampuan untuk mengasimilasi sitrat.

Pada tahun 1971, ilmuwan Italia membawa 5 individu kadal dinding ke pulau Pod Markaru yang terletak di Laut Adriatik. Berbeda dengan habitat mereka sebelumnya, hanya ada sedikit serangga di pulau yang menjadi makanan kadal, namun banyak rumput. Para ilmuwan baru memeriksa hasil percobaan mereka pada tahun 2004. Apa yang mereka lihat?

Kadal telah beradaptasi dengan lingkungan yang tidak biasa: populasi mereka telah mencapai 5.000 individu, tetapi yang terpenting, reptil telah berubah. penampilan dan struktur organ dalam. Secara khusus, kepala dan kekuatan gigitan meningkat untuk mengatasi daun besar, dan bagian baru di saluran pencernaan muncul - ruang fermentasi, yang memungkinkan usus kadal mencerna selulosa keras. Jadi, hanya dalam 33 tahun, kadal dinding berubah dari predator menjadi herbivora!

Tautan lemah

Jika sains mampu mengkonfirmasi perubahan intraspesifik secara eksperimental, maka kemungkinan munculnya spesies baru selama evolusi hanya tinggal teori. Para pendukung kreasionisme tidak hanya menunjukkan kepada para evolusionis tidak adanya bentuk peralihan dari organisme hidup, namun juga mencoba mengkonfirmasi secara ilmiah ketidakkonsistenan teori evolusi tentang asal usul spesies.

Ahli genetika Spanyol Svante Pääbo berhasil mengekstraksi DNA dari fragmen tulang belakang Neanderthal, yang diyakini hidup sekitar 50.000 tahun yang lalu. Analisis komparatif DNA manusia modern dan Neanderthal menunjukkan bahwa Neanderthal bukanlah nenek moyang kita.

Ahli genetika Amerika, Alan Wilson, menggunakan metode ini DNA mitokondria mungkin bisa mengatakan kapan “Hawa” muncul di Bumi. Studinya menunjukkan usia 150-200 ribu tahun. Ilmuwan Jepang Satoshi Horai memberikan data serupa. Menurutnya, manusia modern muncul di Afrika sekitar 200 ribu tahun yang lalu, dan dari sana berpindah ke Eurasia, di mana ia dengan cepat menggantikan Neanderthal.

Berdasarkan data dari catatan fosil, ahli biologi Jonathan Wells menyatakan: “Sangat jelas bahwa, pada tingkat kingdom, filum dan kelas, asal usul nenek moyang yang sama melalui modifikasi tidak dapat dianggap sebagai fakta yang tidak dapat diubah.”

Matematikawan dan filsuf Rusia Julius Schroeder mencatat bahwa kita tidak tahu bagaimana, pada skala yang kita ketahui, mengukur durasi enam hari selama Tuhan menciptakan dunia, karena waktu itu sendiri diciptakan pada hari-hari yang sama. “Urutan penciptaan sepenuhnya konsisten dengan gagasan kosmologi modern,” kata ilmuwan tersebut.

Dokter ilmu biologi Yuri Simakov bahkan menganggap manusia adalah produk rekayasa genetika. Dia berpendapat bahwa percobaan itu dilakukan di persimpangan dua spesies - Neanderthal dan Homo sapiens. Menurut ahli biologi tersebut, ada “intervensi yang rumit dan disengaja dari suatu kecerdasan yang pasti lebih unggul dari kita.”

Staf Aula Evolusi, yang terletak di Kebun Binatang St. Louis, memutuskan untuk merekonsiliasi kedua teori tersebut dengan cara yang lucu. Di pintu masuk mereka menggantungkan pemberitahuan yang berbunyi: “Ini sama sekali tidak berarti bahwa dunia kehidupan tidak dapat diciptakan dengan segera - hanya saja tampaknya dunia ini muncul sebagai hasil evolusi yang panjang.”

Memiliki sejarah panjang. Semuanya dimulai sekitar 4 miliar tahun yang lalu. Atmosfer bumi belum mempunyai lapisan ozon, konsentrasi oksigen di udara sangat rendah dan tidak ada yang terdengar di permukaan planet kecuali letusan gunung berapi dan suara angin. Para ilmuwan percaya bahwa seperti inilah planet kita ketika kehidupan mulai muncul di dalamnya. Sangat sulit untuk mengkonfirmasi atau menyangkal hal ini. Batuan yang dapat memberikan lebih banyak informasi kepada manusia telah lama hancur berkat proses geologi planet. Nah, tahapan utama evolusi kehidupan di Bumi.

Evolusi kehidupan di Bumi. Organisme uniseluler.

Kehidupan dimulai dengan munculnya bentuk kehidupan paling sederhana - organisme bersel tunggal. Organisme uniseluler pertama adalah prokariota. Organisme ini adalah yang pertama muncul setelah Bumi menjadi layak huni. tidak akan membiarkan bentuk kehidupan yang paling sederhana sekalipun muncul di permukaan dan di atmosfer. Organisme ini tidak memerlukan oksigen untuk keberadaannya. Konsentrasi oksigen di atmosfer meningkat, yang menyebabkan munculnya eukariota. Bagi organisme ini, oksigen menjadi kebutuhan utama bagi kehidupan; di lingkungan yang konsentrasi oksigennya rendah, mereka tidak dapat bertahan hidup.

Organisme pertama yang mampu melakukan fotosintesis muncul 1 miliar tahun setelah munculnya kehidupan. Organisme fotosintesis ini adalah bakteri anaerob . Kehidupan berangsur-angsur mulai berkembang dan setelah kandungan senyawa organik nitrogen turun, muncullah organisme hidup baru yang mampu memanfaatkan nitrogen dari atmosfer bumi. Makhluk seperti itu dulunya ganggang biru-hijau. Evolusi organisme bersel tunggal terjadi setelah peristiwa mengerikan dalam kehidupan planet ini dan semua tahap evolusi dilindungi medan magnet tanah.

Seiring waktu, organisme paling sederhana mulai mengembangkan dan meningkatkan peralatan genetiknya dan mengembangkan metode reproduksi. Kemudian, dalam kehidupan organisme bersel tunggal, terjadi peralihan pembelahan sel generatifnya menjadi jantan dan betina.

Evolusi kehidupan di Bumi. Organisme multiseluler.

Setelah munculnya organisme bersel tunggal, bentuk kehidupan yang lebih kompleks muncul - organisme multiseluler. Evolusi kehidupan di planet Bumi telah memperoleh organisme yang lebih kompleks, yang dicirikan oleh struktur yang lebih kompleks dan tahapan transisi kehidupan yang kompleks.

Tahap pertama kehidupan - Tahap uniseluler kolonial. Peralihan dari organisme uniseluler ke organisme multiseluler, struktur organisme dan peralatan genetik menjadi lebih kompleks. Tahap ini dianggap paling sederhana dalam kehidupan organisme multiseluler.

Tahap kedua kehidupan - Tahap diferensiasi primer. Tahap yang lebih kompleks ditandai dengan dimulainya prinsip “pembagian kerja” antara organisme dalam satu koloni. Pada tahap ini terjadi spesialisasi fungsi tubuh pada tingkat jaringan, organ, dan organ sistemik. Berkat ini, sistem saraf mulai terbentuk pada organisme multiseluler sederhana. Sistem tersebut belum memiliki pusat saraf, tetapi sudah terdapat pusat koordinasi.

Tahap ketiga kehidupan - Tahap berdiferensiasi terpusat. Pada tahap ini, struktur morfofisiologis organisme menjadi lebih kompleks. Perbaikan struktur ini terjadi melalui peningkatan spesialisasi jaringan. Sistem nutrisi, ekskresi, generatif, dan sistem organisme multiseluler lainnya menjadi lebih kompleks. kamu sistem saraf pusat saraf yang jelas muncul. Metode reproduksi semakin baik - dari fertilisasi eksternal hingga internal.

Kesimpulan dari tahap ketiga kehidupan organisme multiseluler adalah kemunculan manusia.

dunia flora.

Pohon evolusi eukariota paling sederhana dibagi menjadi beberapa cabang. Tumbuhan multiseluler dan jamur muncul. Tumbuhan ini ada yang bisa mengapung bebas di permukaan air, ada pula yang menempel di dasar.

Psilofita- tumbuhan yang pertama kali menguasai daratan. Kemudian muncul kelompok tumbuhan darat lainnya: pakis, lumut dan lain-lain. Tumbuhan ini berkembang biak dengan spora, tetapi lebih disukai lingkungan perairan habitat.

Tanaman telah mencapai keanekaragaman yang besar Periode Karbon. Tanaman berkembang dan bisa mencapai ketinggian hingga 30 meter. Pada periode ini, gymnospermae pertama kali muncul. Spesies yang paling tersebar luas adalah lycophytes dan cordaites. Cordaites menyerupai tumbuhan jenis konifera dalam bentuk batangnya dan memiliki daun yang panjang. Setelah periode tersebut, permukaan bumi terdiversifikasi dengan berbagai tumbuhan yang tingginya mencapai 30 meter. Nanti jumlah besar Seiring waktu, planet kita menjadi mirip dengan yang kita kenal sekarang. Sekarang terdapat berbagai macam hewan dan tumbuhan di planet ini, dan manusia telah muncul. Manusia, sebagai makhluk rasional, setelah ia “berdiri”, mengabdikan hidupnya untuk belajar. Teka-teki mulai menarik minat orang, serta hal yang paling penting - dari mana manusia berasal dan mengapa dia ada. Seperti diketahui, pertanyaan-pertanyaan tersebut masih belum ada jawabannya, yang ada hanya teori-teori yang saling bertentangan.

Halo para pembaca situs blog yang budiman! Pada artikel hari ini saya ingin berbicara tentang salah satu teori asal usul kehidupan. Inilah teori evolusi yang banyak dibicarakan Darwin. Di sini Anda dapat membaca tentang DNA, fosil purba, beberapa percobaan laboratorium, dll.

Sebagai hasil dari reaksi kimia, sekitar 3.800 juta tahun yang lalu, terbentuk senyawa kompleks pertama yang mampu bereproduksi sendiri.

Masih tetap menjadi misteri asal mula kehidupan di bumi . Para ilmuwan berpendapat bahwa semua bentuk kehidupan telah berada dalam proses perkembangan yang konstan dan berkelanjutan sejak Charles Darwin pertama kali menjelaskan proses tersebut dan.

Dengan setiap generasi berikutnya kelemahan dihilangkan, dan peluang-peluang baru diasah dan peluang-peluang baru diidentifikasi. Satu spesies nenek moyang dapat memunculkan beberapa bentuk kehidupan, setelah itu ia menemukan tempatnya sendiri dalam ekosistem atau punah.

Relung mereka sendiri dalam ekosistem memungkinkan mereka untuk bertahan hidup dan mempertahankan bentuk aslinya, dan saat ini keturunan spesies ini sangat cocok dengan relung lainnya.

Akibatnya, terbentuklah sistem garis kekerabatan yang kompleks, yang saat ini menghubungkan semua organisme yang hidup di Bumi dengan nenek moyangnya yang sudah punah. Saat ini, sisa-sisa purba dari banyak spesies yang punah dilestarikan sebagai fosil.

Fosil dapat ditemukan pada batuan sedimen. Usia fosil-fosil ini ditentukan dengan menggunakan teknik penanggalan radioisotop yang canggih.

Hal ini memungkinkan para ilmuwan untuk menciptakan kembali gambaran perkiraan kehidupan Bumi siapa pun - perkiraan, karena saja bagian kecil sisa-sisa dari seluruh keanekaragaman hayati hewan dan tumbuhan yang pernah ada.

Namun ada satu hal yang jelas dari fosil yang ditemukan: ada sistem antara organisme yang punah dan yang sudah ada ikatan keluarga, yang menyerupai pohon, dan pada pohon ini semakin banyak cabang baru yang bermunculan seiring berjalannya waktu.

Banyak dari cabang-cabang ini yang layu dan mati (seperti dinosaurus), sementara cabang-cabang lainnya tumbuh dan berkembang. Jika kita menelusuri salah satu cabang ini hingga ke akarnya, maka pada akhirnya kita akan sampai pada satu batang tunggal - nenek moyang semua organisme hidup, yaitu sumber asal usul kehidupan.

Jejak kaki di batu.

Sayangnya, hal ini tidak mudah dilakukan. Sekitar 4,500 juta tahun, menurut perkiraan modern, adalah usia Bumi. Fosil tertua diyakini berumur tidak lebih dari 590 juta tahun, sesuai dengan awal periode geologi Kambrium (Cambrian).

Fosil yang ditemukan pada batuan Kambrium antara lain sisa-sisa berbagai bentuk kehidupan. Misalnya seperti: keturunan nenek moyang primitif, moluska dan cacing.

Dengan kata lain, mereka berada di tengah-tengah pohon evolusi. Asal usulnya pada era Prakambrium masih belum jelas, karena tidak ada sisa-sisa organik yang tersisa di bebatuan pada periode ini.

Sangat mudah untuk menjelaskan alasannya. Organisme bertubuh lunak tidak meninggalkan fosil karena biasanya setelah mati mereka berubah menjadi fosil batu keras, punya waktu untuk membusuk sepenuhnya.

Kemungkinan besar sebagian besar organisme yang hidup pada periode Prakambrium terlalu rapuh untuk meninggalkan endapan bening. Periode ini menyumbang 80% dari seluruh sejarah Bumi.

Namun bukan berarti mereka tidak meninggalkan jejak sama sekali. Dua peneliti, pada awal tahun 1950-an, memulai studi menyeluruh tentang formasi batuan di tepi pantai Atas di.

Lapisan batuan yang disebut rijang ini berumur 2.000 juta tahun. Pada pandangan pertama, tidak ada bahan organik di dalamnya, tetapi para ilmuwan, meskipun demikian, memutuskan untuk memeriksa sampel kecil cincin menggunakan mikroskop.

Penemuan yang luar biasa.

Mereka menemukan tanda-tanda yang tidak salah lagi kehidupan kuno. Ini adalah sisa-sisa organisme kecil yang menyerupai bakteri dan ganggang mikroskopis bersel tunggal yang masih hidup sampai sekarang.

Organisme rapuh ini entah bagaimana secara ajaib dipenuhi dengan silika kaca, yang mengeras menjadi serpih mengandung silika tempat organisme ini terawetkan, seperti lalat dalam damar. Cincin putih aneh di batu ini ternyata merupakan sisa-sisa koloni organisme tersebut yang terkikis.

Penemuan ini, yang berisi sisa-sisa organik dari spesimen, merupakan sebuah wahyu. Para ilmuwan di seluruh dunia telah melanjutkan studi mereka terhadap ras. Mereka mendapat imbalan yang mengejutkan setelah mempelajari batuan yang sebelumnya mereka anggap tidak mengandung fosil.

Bentuk kehidupan tertua hingga saat ini, berusia sekitar 3,500 juta tahun, ditemukan di Australia bagian barat. Namun studi tentang batuan tertua yang kita kenal, gneisses Amitsoka di barat daya Greenland, berusia 3.800 juta tahun, tidak memberikan hasil yang diharapkan.

Tidak ada keajaiban.

Para ahli biologi tidak menemukan sesuatu yang mengejutkan dalam kenyataan bahwa sisa-sisa primitif yang ditemukan mirip dengan yang modern. Organisme bersel tunggal seperti itu selalu dianggap sebagai bentuk kehidupan paling sederhana, dan wajar jika mereka merupakan bentuk paling primitif.

Cara hidup makhluk hidup bersel tunggal mudah diketahui karena kesederhanaannya. Ahli biologi, alih-alih mempelajari mekanisme fungsi otot dan organ, malah mempelajari cara awalnya bahan kimia berubah menjadi “bahan penyusun” kehidupan – gula, lemak, dan protein.

sel sederhana.

Studi-studi ini sangat penting untuk mengungkap misteri asal usul kehidupan. Karena transformasi berikutnya, yang menandai awal dari keseluruhan proses - dari zat hidup anorganik menjadi materi hidup, harus terjadi.

Bakteri itu sendiri adalah sel protozoa yang memakan; itu adalah membran agar-agar berisi cairan yang memproses bahan kimia sederhana, yang terdiri dari nitrogen, karbon, oksigen dan hidrogen, menjadi kompleks senyawa organik: karbohidrat yang memberinya energi (gula) dan protein yang diperlukan untuk pertumbuhannya.

Struktur DNA.

Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah zat organik yang pada akhirnya mengontrol proses ini. Selain itu, DNA memiliki sifat penting lainnya: ia dapat mereproduksi dirinya sendiri.

Setiap molekul DNA menyerupai tangga spiral, di mana rantai atom membentuk sisi lateral dengan jumper (“langkah”) yang terletak pada interval berbeda.

Jika perlu, seluruh molekul dapat dipecah menjadi dua, dengan jembatan dipisahkan di tengah. Setelah spiral bercabang dua, "langkah" yang diperpendek menarik zat lain, yang, jika ditambahkan, membentuk bagian "tangga" yang hilang - dengan demikian, dua diperoleh dari satu spiral.

Teknik sederhana ini adalah inti kehidupan. Berkat itu, organisme bersel tunggal tumbuh dan berkembang biak sendiri, membelah diri dan pada saat yang sama meniru proses kimia internalnya.

Sel-sel yang bereproduksi, dalam bentuk kehidupan yang lebih kompleks, bekerja sama untuk membentuk struktur multiseluler, setiap struktur hanyalah bagian dari proses yang sangat kompleks. Kode genetik mengendalikan seluruh proses. Kode ini tertanam dalam molekul DNA dan berbeda jenis yang berbeda dan individu.

Fungsi DNA.

Mekanisme adalah semua proses kehidupan (minum, makan, pembuangan produk limbah dari tubuh) yang berfungsi untuk menjamin aktivitas DNA.

DNA adalah molekul yang sangat kompleks, semakin kompleks suatu bentuk kehidupan, semakin kompleks pula DNA-nya. Struktur DNA paling sederhana terdiri dari ribuan atom; atom-atom ini dikelompokkan menjadi nukleotida - ini adalah senyawa fosfat, gula, dan basa nitrogen.

Setiap nukleotida itu sendiri juga merupakan struktur yang cukup kompleks. Hal ini juga berlaku untuk molekul organik lainnya, seperti karbohidrat dan protein. Dari rantai asam amino (yang hanya ada 20 berbagai jenis), terletak dalam urutan tertentu, terdiri dari protein.

Sebuah rantai sederhana dapat terdiri dari 100 mata rantai, dan rantai kompleks dapat terdiri dari beberapa ribu mata rantai. Kode genetik suatu organisme menentukan keseluruhan struktur.

Sel bakteri paling sederhana mengandung DNA, karbohidrat, dan protein, yang tanpanya sel bakteri tidak dapat berfungsi. Dari bentuk kehidupan yang dikenal saat ini, sel-sel ini merupakan bentuk yang paling primitif.

Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa mereka berasal dari struktur tak hidup yang mensintesisnya elemen penting kehidupan sebelum mereka menemukan penggunaan organik.

"Kaldu Purba".

Tidak ada yang tahu seperti apa dunia kita 3,800 juta tahun yang lalu. Ilmuwan Haldane dan Oparin, pada tahun 20-an, mengemukakan teori yang menyatakan bahwa, pada masa itu, Bumi hampir sepenuhnya kekurangan oksigen, dan terdiri dari hidrogen, amonia, air, metana, karbon monoksida, dan sejumlah zat lainnya. .

Mereka berasumsi demikian air panas menutupi sebagian besar permukaan bumi, dan titik didih air ini dipertahankan oleh magma, batuan cair yang terletak di bawah batuan samudera yang tipis.

Menurut hipotesis mereka, campuran tersebut air panas dan gas dapat mengarah pada pembentukan apa yang disebut “kaldu primer”, yang kaya akan unsur-unsur kimia yang diperlukan untuk sintesis kehidupan.

Reaksi yang diawali, bisa berupa aktivitas vulkanik, pelepasan listrik petir atau radiasi ultraviolet intens yang melewati lapisan tipis atmosfer. Ilmuwan Amerika Stanley Miller menguji teori ini secara eksperimental pada tahun 1953.

Stanley Miller menciptakan model dunia purba, yang terdiri dari dua botol dan tabung kaca. Salah satu labu ini berisi larutan yang komposisinya secara teoritis sesuai air laut. Itu mengisi ruang di atas cairan dengan campuran gas.

Campuran gas ini juga, secara teoritis, sesuai dengan atmosfer yang diperkirakan. Labu ini dihubungkan melalui tabung ke labu lain, yang memiliki dua elektroda untuk menghasilkan percikan api - model miniatur petir.

Tabung lain memanjang dari ruang percikan; tabung ini menuju ke labu pertama melalui kondensor manifold berbentuk U.

Ketika Miller memanaskan campuran di labu bawah, ia mendidih dan berubah menjadi gas, kemudian masuk ke dalam ruangan dengan percikan api, lalu mengembun dan mengalir kembali ke labu bawah. Proses ini dilakukan terus menerus selama seminggu, kemudian cairan dipompa keluar untuk dianalisis.

Hasilnya positif. Campuran yang dihasilkan mengandung tiga asam amino - senyawa yang membentuk protein. Ide ini diambil oleh banyak peneliti. Mereka melakukan eksperimen serupa, dan sebagai hasilnya, mereka memperoleh lebih banyak asam amino, dan bahkan nukleotida sederhana - bahan penyusun DNA.

Hasil yang luar biasa.

Hasil eksperimen ini dianggap meyakinkan dan memberikan alasan untuk percaya bahwa semua protein (dan bukan hanya protein) dapat disintesis selama beberapa miliar tahun. DNA, mungkin, juga dapat diciptakan bersama dengan ribuan atom yang tersusun rapi.

Begitu ia muncul, ia dapat mereproduksi dirinya sendiri, membuat proteinnya sendiri, dan protein kompleks lainnya bahan organik dan berkembang menjadi bentuk kehidupan yang dapat mereplikasi diri secara fungsional, seperti sel bakteri.

Sesuatu yang mungkin terjadi bisa saja terjadi, namun kemungkinan matematis untuk menciptakan zat kompleks seperti DNA atau protein sangatlah kecil dalam “sup primordial”, sebagai hasil dari kombinasi acak unsur-unsur kimia.

Contoh seekor monyet dengan mesin tik dapat menggambarkan kemungkinan ini. Misalnya, jika Anda memberi seekor monyet kertas secukupnya dan membiarkannya mengetik secara acak selama beberapa tahun, ia mungkin dapat mereproduksi beberapa kata, namun kemungkinan ia menciptakan karya sastra hampir nol. Dalam contoh ini, asam amino dapat dibandingkan dengan sebuah kata, namun mahakaryanya tidak diragukan lagi adalah DNA.

Saat ini, teori ini diakui oleh banyak ilmuwan yang terus mencari mekanisme yang memfasilitasi penggabungan asam amino menjadi protein tanpa kendali oleh DNA.

Jika mekanisme seperti itu ditemukan, umat manusia akan mengambil langkah penting untuk memahami misteri pembentukan DNA dan, oleh karena itu, menjelaskan asal usul kehidupan di Bumi.

Ini adalah artikel tentang teori evolusi tentang asal usul kehidupan, yang tentu saja belum sepenuhnya selesai, dan masih banyak perdebatan, namun kami tidak akan membahasnya. 😉

Bumi mungkin terbentuk 4,5-5 miliar tahun yang lalu dari awan debu kosmik raksasa. partikel-partikelnya dikompres menjadi bola panas. Uap air dilepaskan ke atmosfer, dan air jatuh dari atmosfer ke Bumi yang perlahan mendingin selama jutaan tahun dalam bentuk hujan. Di reses permukaan bumi lautan prasejarah terbentuk. Di dalamnya, sekitar 3,8 miliar tahun yang lalu, kehidupan asli muncul.

Ada beberapa teori tentang asal usul kehidupan di Bumi. Misalnya, salah satu hipotesis lama mengatakan bahwa ia dibawa ke Bumi dari luar angkasa, namun tidak ada bukti konklusif mengenai hal ini. Selain itu, kehidupan yang kita ketahui secara mengejutkan beradaptasi untuk hidup di kondisi terestrial, jadi jika ia muncul di luar Bumi, maka ia akan berada di planet tipe terestrial. Kebanyakan ilmuwan modern percaya bahwa kehidupan berasal dari Bumi, di lautan. Tapi bagaimana planet itu sendiri muncul dan bagaimana lautan muncul di dalamnya?

Ada satu teori yang diterima secara luas tentang hal ini. Menurutnya, Bumi terbentuk dari awan debu kosmik yang mengandung segala sesuatu yang diketahui di alam unsur kimia, yang dikompres menjadi bola. Uap air panas keluar dari permukaan bola panas ini, menyelimutinya dalam lapisan awan yang terus menerus. Uap air di awan perlahan mendingin dan berubah menjadi air, yang jatuh dalam bentuk hujan lebat yang terus menerus di atas permukaan yang masih panas dan membara. Bumi. Di permukaannya kembali berubah menjadi uap air dan kembali ke atmosfer. Selama jutaan tahun, bumi secara bertahap kehilangan begitu banyak panas sehingga permukaan cairannya mulai mengeras seiring dengan pendinginannya. Beginilah proses terbentuknya kerak bumi.

Jutaan tahun berlalu, dan suhu permukaan bumi semakin turun. Stormwater berhenti menguap dan mulai mengalir ke genangan air besar. Maka dimulailah pengaruh air terhadap permukaan bumi. Dan kemudian, karena penurunan suhu, terjadi banjir yang nyata. Air yang sebelumnya menguap ke atmosfer dan berubah menjadi atmosfer komponen, terus menerus jatuh ke bumi, disertai guntur dan kilat, hujan deras turun dari awan. Sedikit demi sedikit, air menumpuk di cekungan terdalam di permukaan bumi, yang tidak lagi sempat menguap seluruhnya. Jumlahnya sangat banyak sehingga lambat laun Samudera prasejarah terbentuk di planet ini. Petir menyambar langit. Tapi tidak ada yang melihat ini. Belum ada kehidupan di Bumi. Hujan yang terus menerus mulai mengikis pegunungan. Air mengalir dari mereka dalam aliran yang bising dan sungai yang penuh badai. Selama jutaan tahun, aliran air telah mengikis permukaan bumi secara mendalam dan lembah-lembah bermunculan di beberapa tempat. Kandungan air di atmosfer semakin berkurang dan semakin banyak terakumulasi di permukaan planet. Tutupan awan yang terus menerus menjadi lebih tipis, hingga suatu hari sinar matahari pertama menyentuh bumi. Hujan yang terus menerus telah berhenti. Sebagian besar daratannya ditutupi oleh Samudera prasejarah. Dari lapisan atasnya, air menghanyutkan sejumlah besar mineral dan garam terlarut yang jatuh ke laut. Air dari dalamnya terus-menerus menguap, membentuk awan, dan garam mengendap, dan seiring berjalannya waktu terjadi salinisasi air laut secara bertahap. Rupanya, dalam beberapa kondisi yang ada pada zaman kuno, zat terbentuk dari mana bentuk kristal khusus muncul. Mereka tumbuh, seperti semua kristal, dan memunculkan kristal baru, yang menambahkan lebih banyak zat pada dirinya sendiri. Sinar matahari

Mereka masih menjadi dasar kehidupan di laut dan perairan tawar. Mereka sangat kecil sehingga hanya bisa dilihat dengan mikroskop. Ada ribuan di antaranya dalam setetes air dari kolam kecil. Perkembangan seluruh kehidupan hewan dimulai dengan organisme bersel tunggal yang paling sederhana ini. Pada akhir Proterozoikum, era berikutnya setelah Archean, 1000 - 600 juta tahun yang lalu, sudah ada fauna yang cukup kaya: ubur-ubur, polip, cacing pipih, moluska dan echinodermata.

Gambar tersebut menunjukkan makhluk primitif yang hidup sekitar 600 - 570 juta tahun yang lalu pada periode geologi Kambrium, periode pertama zaman Paleozoikum. Kami pertama kali mempelajarinya melalui fosil yang ditemukan oleh ahli geologi yang mempelajari Pegunungan Kambrium di Inggris Raya. Dari sinilah nama periode sejarah geologi berasal.

Tidak ada jejak hewan dan tumbuhan sederhana yang menghuni laut pada akhir Proterozoikum yang tersisa. Orang hanya dapat berasumsi bahwa ini adalah organisme yang hanya terdiri dari jaringan lunak, yang dengan cepat terurai sempurna setelah kematian. Belum ada ikan sungguhan pada masa Kambrium, namun coelenterata, spons, archaeocyaths yang sudah punah, pipih dan cacing polichaeta, siput, sotong, udang karang, dan trilobita. Yang terakhir tampak seperti udang karang yang panjangnya mencapai 10 cm. Pada saat itu, mereka benar-benar raksasa, lebih besar dari semua makhluk lainnya. (Tidak ada kehidupan di darat pada waktu itu.) Pada akhir Kambrium, chordata pertama, mirip dengan lancelet modern, tampaknya sudah muncul. Selama jutaan tahun berikutnya, hewan berangsur-angsur berubah, dan pada periode geologi berikutnya - Silur, yang dimulai 500 - 400 juta tahun yang lalu, selain banyak trilobita di dasar laut penghuni baru muncul - kalajengking laut.

Di kolom air Laut Silur, organisme bersel tunggal dan ubur-ubur melayang secara pasif. Dan krustasea dan trilobita, cacing dan hewan yang dilindungi cangkang merangkak di sepanjang dasar laut, misalnya bivalvia dan siput. Hanya sedikit dari mereka yang bisa berenang. Bahkan vertebrata pertama, yang penampilannya sudah menyerupai ikan, hidup di dasar laut. Di Silurian di lautan dan perairan segar“Ikan” aneh juga muncul - tanpa rahang dan sirip berpasangan. Kerabat mereka, hagfish dan lamprey, masih bertahan hingga hari ini. Selama periode Silur, ikan sejati pertama telah muncul. Perenang mirip hiu ini memiliki tubuh ramping, tertutup cangkang, sirip, dan mulut dengan rahang mirip paruh yang dapat digerakkan dan dilapisi dengan gigi tajam. Sekitar 450 juta tahun yang lalu, vertebrata pertama - ikan - muncul di Silurian. Tubuh salah satu yang tertua - cephalaspis - ditutupi dengan sisik lapis baja, dan kepalanya dengan cangkang tulang. Rupanya, Cephalaspis adalah perenang yang buruk. Selama jutaan tahun dalam periode geologi yang sama, dua kelas besar ikan berkembang - ikan bertulang rawan dan bertulang (ikan paru-paru, sirip lobus, dan sirip pari). Dan tulang rawan, yaitu memiliki kerangka tulang rawan, termasuk hiu dan pari. Sebaliknya, kerangka ikan bertulang terdiri sebagian atau seluruhnya dari jaringan tulang. Ikan bertulang sejati mencakup hampir semua ikan komersial yang kita kenal: herring, flounder, cod dan mackerel, carp, pike dan banyak lainnya. Secara total, ada 20 ribu spesies ikan di Bumi saat ini, dan mereka tidak hanya menghuni lautan, tetapi juga perairan lainnya.

400 juta tahun yang lalu zaman Silur digantikan oleh zaman Devonian periode geologi, yang berlangsung sekitar 60 juta tahun. Kemudian tanaman pertama muncul di darat - lumut, yang tumbuh di tepian waduk yang lembab. Selama masa Devonian, bentuk-bentuk lain berevolusi darinya, termasuk yang pertama tumbuhan tingkat tinggi

- pakis dan ekor kuda. Selain itu, jika sebelumnya semua hewan hanya menghirup oksigen yang terlarut dalam air, kini sebagian dari mereka telah belajar mengekstraknya dari udara. Hewan darat pertama ini - kaki seribu, kalajengking, dan serangga primitif tak bersayap - mungkin hidup di dekat air. Nenek moyang semua vertebrata darat adalah ikan bersirip lobus dengan sirip dada dan sirip perut seperti cakar. Secara bertahap, ikan bersirip lobus mengembangkan anggota tubuh bagian atas dan bawah yang sebenarnya, dan seiring waktu, amfibi (amfibi) dan reptil (reptil) muncul.

Semua perubahan yang dialami bumi sejak pembentukan keraknya dipelajari oleh geologi sejarah. Para ilmuwan menentukan usia lapisan geologi berdasarkan fosil - sisa-sisa hewan dan tumbuhan purba, karena setiap zaman memiliki ciri khas perwakilan flora dan fauna. Paleontologi adalah studi tentang fosil. Ahli paleontologi mempelajari sisa-sisa fosil organisme purba dan mengembalikan penampakan hewan yang punah. Ketika organisme hidup mati di Samudera prasejarah, mereka tenggelam ke dasar, lalu tertutup lumpur atau pasir yang dibawa oleh sungai. Selama jutaan tahun, tanah berlumpur, bersama dengan sisa-sisa yang terkubur di bawahnya, memadat dan berubah menjadi batu. Jaringan lunak hewan tersebut benar-benar membusuk, tetapi bekasnya tetap ada. Cangkang keras moluska atau cangkang krustasea sering kali diawetkan secara utuh. Selama ini perkembangan sejarah Dasar laut bumi berulang kali terkena dampaknya kekuatan yang kuat dan isi perut bumi yang cair terdorong keluar ketinggian yang lebih besar dan menjadi bagian dari tanah itu. Para peneliti menemukan sisa-sisa dan jejak hewan purba yang tertanam di batu dan menggunakannya untuk mempelajari proses geologi. Lapisan batu bagi para ilmuwan - seperti halaman buku dengan banyak gambar, dan Anda hanya perlu menguraikan "teks" dengan benar untuk memahami bagaimana kehidupan di planet ini berkembang. Lapisan pasir dan lumpur yang mengandung fosil diendapkan satu sama lain selama jutaan tahun. Beginilah cara mereka dikompresi: semakin banyak lapisan kuno yang lebih rendah, semakin tinggi lapisan selanjutnya. Dengan mengumpulkan informasi tentang lapisan mana yang didominasi oleh jenis fosil tertentu, para ilmuwan telah belajar menentukan waktu geologis lapisan tersebut. Setelah itu, cukup mudah untuk menentukan umur batuan geologi tempat ditemukannya dari fosil yang ditemukan.

Grand Canyon di Sungai Colorado di negara bagian Arizona, AS, adalah salah satu dari sedikit tempat di mana catatan batu kehidupan di planet ini yang sangat besar dan mudah dibaca telah dilestarikan. Di sini sungai membelah lapisan batuan sedimen - batu kapur, batu pasir dan serpih - hingga kedalaman 1800 m. Sungai tersebut membentuk ngarai, yaitu lembah yang dalam dengan lereng yang sangat curam dan dasar yang sempit, mengikis dasar sungai. laut kuno. Itu naik sangat lambat dan merata. Pembentukan gunung, yang selalu disertai pergeseran raksasa dan patahan batuan, tidak terjadi di sini. Oleh karena itu, urutan kemunculan batuan geologis tidak banyak berubah. Dengan mempelajari fosil lapisan lereng yang curam, Anda dapat menelusuri semua perubahan yang terjadi pada dunia hewan laut purba selama ratusan juta tahun.