Evolusjon av livet

Med livsevolusjon mener vi kronologien av endringene som over tid fra en abiotisk planet har ført til den nåværende rikdommen av levende vesener.

Grunnleggende

Teorien om evolusjon av arter er en grunnleggende pilar i moderne biologi , gyldig støttet av eksperimentell observasjon. Den er basert på paleontologiske og embryologiske tester av anatomisk sammenligning og biokjemiske egenskaper til organismer.

Vitenskapelig kan vi si at så langt vi vet nå eksisterer biologisk liv bare på planeten Jorden , en tredjedel av solsystemet , egnet for temperatur , trykk og elektromagnetisk stråling til den fysisk-kjemiske stabiliteten til organiske molekyler som er grunnlaget for alle former for biologisk liv så langt kjent og samtidig mulighet for å være involvert i kjemiske reaksjoner av transformasjon av det samme.

Ingenting motsetter seg teoretisk biologisk liv i andre områder av universet , hvis det er fysisk egnet. Ingenting er i motsetning til et mer utvidet konsept, hvis det er basert på fysiske lover, om livet som et høyt organisert system, i stand til å motvirke økningen i entropi av sitt eget system, potensielt i stand til å utvikle seg og å reprodusere seg selv.

Eksobiologi eller xenobiologi er den grenen av biologien som omhandler studiet av mulighetene for utenomjordisk liv , økt etter oppdagelsen av utenomsolare planeter på slutten av det tjuende århundre .

Oppsummering av omtrent fire milliarder år før nåtiden

Denne syntesen refererer hovedsakelig til den evolusjonære linjen som begynner med livets fødsel og slutter med den nåværende epoken, holocen . Den fylogenetiske prosessen er i sin natur forgrenet, og tolkningen er ikke lineær, men krever referanser til alternative vitenskapelige forgreninger og teorier. I løpet av denne perioden oppstår og utvikler alle de fem eller seks kongedømmene av levende vesener samtidig (avhengig av klassifiseringsordningene som er vedtatt) , inkludert de komplekse organismene som befolker planeten; slik vil også encellede levende vesener fortsette i sin utvikling og tilpasning.

Det skal bemerkes at behovet for vitenskapelig analyse for å hierarkisere, kategorisere og dele det levende inn i taksonomiske enheter bare er et nyttig verktøy for å forstå fenomener. Livets utvikling er et sømløst fenomen, der den elementære enheten er den eneste organismen. Dette faktum forklarer endringshastigheten for klassifikasjonene til noen grupper, i dette tilfellet på de lavere nivåene av evolusjonær kompleksitet, der artsbegrepet nødvendigvis er mer flytende, spesielt i fravær av seksuell reproduksjon.

Til tross for den utvilsomme singulariteten til det biologiske individet, utover enhver teori, spesiasjon eller evolusjon av en ny art er definert som fenomenet der en populasjon blir reproduktivt isolert fra de andre medlemmene av samme art, og derfor dens genpool (l sett av alleler av alle gener som er tilstede i en populasjon) er diversifisert til det punktet å generere unike adaptive egenskaper. Motstridende evolusjonsteorier (om filetisk gradualisme og punctuated equilibria ) som sannsynligvis eksisterer side om side i naturen, prøver å definere dens mekanismer.

Studiet av populasjoner og deres betingelser for genetisk likevekt er objektene som Hardy-Weinberg- loven er basert på, (fra den engelske matematikeren GH Hardy og den tyske legen W. Weinberg) som lar oss forutsi om endringer vil skje i en populasjon evolusjonær. Disse vil skje hvis:

  1. mutasjoner griper inn (og her har vi den eksperimentelle verifiseringen av evolusjon med tilfelle av plantepolyploidi )
  2. migrasjoner griper inn
  3. de numeriske dimensjonene er redusert ( genetisk drift )
  4. paringene er ikke tilfeldige
  5. naturlig utvalg virker

Selv om artsbegrepet ikke fullstendig løser tilfeller av allopatrisk artsdannelse angående fysisk adskilte populasjoner, fortsetter arten å være et nyttig verktøy i vitenskapens hender.

Planeten Jorden dannet omtrent 4,54 Ga (milliarder år siden), relativt kort tid etter opprinnelsen til selve solsystemet .

De første komplekse organiske molekylene dannet med mekanismer som nå er kjent fra den opprinnelige atmosfæren (opprinnelsen til de første komplekse molekylene ble for første gang studert eksperimentelt i Miller-Urey-eksperimentet ), ledet gjennom prosesser som ennå ikke er unikt akseptert av det vitenskapelige samfunnet , til den arkeiske perioden , hvis begynnelse er plassert med livets opprinnelse .

Teorier om overgangen fra de første komplekse molekylene til systemer som er i stand til å reprodusere seg selv, er fortsatt under utvikling. Det er generell enighet om hypotesen om at en familie av organiske polymerer i denne perioden skaffet seg evnen til å replikere seg selv og forplante seg i det opprinnelige miljøet.

De første organismene

Prokaryotene , moneraen som de nåværende archaea stammer fra , er mestere over planeten. Deres raske fremvekst er kilden til omfattende vitenskapelige debatter i dag. Livet utvikler seg og begynner å utvikle seg bare i vannet, jordens atmosfære er abiotisk.

Klassiske teorier anser de første organismene som heterotrofer , det vil si at de henter næring fra de komplekse stoffene som allerede er tilstede i miljøet. Nylige funn lener seg mot en muligens kjemosyntetisk autotrofi . De antas også å være anaerobe organismer , både på grunn av primitiv metabolisme og for tilstedeværelsen av en sterkt reduserende terrestrisk atmosfære .

I alle fall presser det raske forbruket og den påfølgende nedgangen i konsentrasjonen av næringsstoffer i miljøet en del av organismene mot autotrofi for tidlig. Et annet synspunkt opprinnelig para-vitenskapelig, men som egner seg til å bli undersøkt, etter bevis for organiske molekyler i kometkjerner er Panspermia .

Sporene etter prokaryoter vil bli funnet i de sjeldne bergartene i primærperioden som ikke fant sted i overdreven metamorfosmer .

I denne perioden er overlevelsesstrategien til levende vesener organisert for å bruke den kjemiske bindingsenergien som kommer fra ulike former for molekyler. Strategien er derfor rettet mot en diversifisering av organismer i biokjemisk forstand. Organismer utover denne diversifiseringen er strukturelt enkle, selv på cellenivå. Det genetiske materialet er trolig ennå ikke separert i en definert cellekjerne .

Mye senere dukker de første eukaryotene opp mellom 2 og 1,5 Ga , og i mellomtiden er utviklingen av en oksiderende atmosfære i gang , resultatet av intens klorofyllfotosyntese startet fra 3,5 til 2,8 Ga av cyanobakterier eller encellede blåalger .

Kompleksiteten til organismer øker, om enn på nivå med cellulære strukturer, og det genetiske materialet i en gruppe er begrenset til en bestemt struktur, kjernen. I mellomtiden utnytter flere og flere organismer elektromagnetisk stråling fra solen som en energikilde i stedet for kjemisk bindingsenergi.

Grunnlaget er lagt for en terrestrisk atmosfære som er i stand til å ønske de levende velkommen, også for konsolideringen som stammer fra en ultrafiolett skjerm som drives av det stadig mer rikelig med ozon i stratosfæren .

Separasjonen av de første animalske mikroorganismene fra den vanlige bestanden finner sted: kongedømmene til levende vesener oppstår. Kompleksiteten til cellene øker. Sannsynligvis går svært forskjellige organismer i symbiose med hverandre for å danne celler utstyrt med komplekse strukturer dedikert til spesifikke oppgaver; dette er den mest akkrediterte opprinnelsen til mitokondrier og kloroplaster i planteceller ( Theory of the endosymbiont ). Deres funksjoner er delegert til energispørsmål.

Fra én til flere celler

Over tid vil disse første mikroorganismene utvikle seg til flercellede organismer, slik som porifera fra koloniale flagellat-forløpere, og flatorm - forløpere fra plasmodiske ciliate protozo-forløpere (Hadzi) [1] (hypotesen om at de er på den evolusjonære linjen av vertebrater er fortsatt molekylært debattert [2] ) så vel som det ser ut til for cnidarians (von Graff).

Overlevelsesstrategien øker kompleksiteten til organismen ved å øke antall celler assosiert med hverandre. Noen cellegrupper vil ta på seg spesifikke funksjoner i organismens globale økonomi. De forskjellige vevene har sitt opphav i levende vesener.

Fra protistene som tidligere ble klassifisert som fytoflagellater etter en bane som får organismer til å trekke energi fra elektromagnetisk stråling , snarere enn fra den kjemiske bindingen til molekylene, i mellomtiden vil plantene utvikle seg , som også blir stadig mer komplekse. De evolusjonære linjene til planter, av grunner relatert til deres økologi, er mindre kjente og mer gjenstand for vitenskapelig vurdering.

I den prekambriske perioden når de flercellede organismene kjent som metazoer betydelig kompleksitet, mens de etterlater begrenset paleontologisk bevis. Det er cnidarians (spor av fossile maneter), porifera (spicule fossils ) , de mulige første formene for brachiopoder , og også annelids , organismer med segmentell organisering ( metamerisk ) (fossile tunneler gravd ut fra dem er funnet).

De primitive aceloidene, blottet for coelom , som vil stamme fra de nåværende gruppene som nemertinene og axelmintene tilhører, for eksempel hjuldyrene , er et forspill til de første deuterostomes , som vises i prekambrium . De er fylogenetisk relaterte organismer til moderne pigghuder . Kalsikordatene, ifølge andre klassifikasjoner som kan tilskrives heterosteli pigghuder ( styloforer , nå utdødd), dyr med primitiv bilateral symmetri, beveger seg mot den evolusjonære linjen rettet mot virveldyr (Jefferies 1975) [3] [4] [5] [6] . En annen oppfatning, mer delt av evolusjonister, er de (primitive) loforatene til kambrium forløperne til kordatene og derfor virveldyrene.

Coelomates

Denne evolusjonære linjen starter med en organisering av organismen som forutser under dens embryonale utvikling dannelsen av et indre visceralt hulrom, coelomen der de indre organene er inneholdt. Organismer kalles derfor coelomater.

Den evolusjonære linjen vil dele seg i løpet av kort tid. På den ene siden coelomates deuterostomes , rettet mot vertebrater og beslektede, på den andre siden protostomes rettet mot bløtdyr og leddyr som edderkoppdyr, krepsdyr og insekter. Forskjellen mellom de to linjene refererer til kjennetegn ved embryonal utvikling. I protostomene vil blastopore stamme fra den voksne munnen, i deuterostomes vil den stamme fra anus. Denne doble evolusjonslinjen vil være bestemt til å skape de mest avanserte organismene, og den mest komplekse funksjonelle strukturen som eksisterer i det kjente universet: nervesystemet til de høyere organismer.

I Kambrium , selv før spor av chordatene er registrert, er organismer fra gruppen av protostomer som vil utgjøre leddyrene svært utbredt , de er trilobitter og sjeldne onychophores , som setter dem i forhold til forløperne som også er vanlige for annelidene . Bløtdyr med blekksprut og lamellgrener finnes mye.

Ved antatt 500 Ma (millioner av år) er de fleste av de undersøkte gruppene vesener som hovedsakelig består av myke integumenter som normalt ikke tillater fossile bevis å etterlates, om ikke indirekte spor, og spekulasjoner om deres anatomi og fylogeni er basert på ontogenetisk bevis på likhet mellom nåværende levende grupper for primitive og avledede strukturelle karakterer, og til slutt ved molekylære tester.

Leddyr og virveldyr

Imidlertid skjer separasjonen av gruppene som vil stamme fra virveldyrene Gnathostomes , de tradisjonelle klassene av virveldyr som allerede eksisterer i Kambrium .

I samme periode begynner de vegetale organismer, med strukturer som ennå ikke er differensiert til organer, vi er fortsatt ved talofytene , erobringen av det terrestriske miljøet.

I silurtiden spredte euripteridene , forløpere til edderkoppdyrene , seg og myriapodene begynner sannsynligvis dyrekoloniseringen av det terrestriske miljøet. I perioden umiddelbart etter er former nesten lik dagens limuli utbredt i planetens hav.

I Devon , omtrent 400 Ma, er alle de viktigste evolusjonære linjene til virveldyr allerede tilstede som vil fortsette til Perm , inkludert osteichthyes eller beinfisker hvis underklasse av crossopterygii vil stamme fra de påfølgende terrestriske virveldyrene. Beinstrukturen deres, spesielt den til de sammenkoblede finnene og det dermatokraniale hvelvet, gjør det nå mulig for komparative anatomister å korrelere med skjelettet til de første terrestriske virveldyrene, amfibiene fra sent Silur , som vil kolonisere et land som allerede i stor grad domineres av leddyr .

I devon er vegetasjonsdekket på jordoverflaten svært høyt.

Noen evolusjonære linjer for virveldyr erobrer fastlandet

Mellom silur og devon starter den evolusjonære linjen som vil føre til de første visse krypdyrene, karbon -cotylosaurene , fra en gruppe labyrintedontale amfibier .

I perm er pelikosaursynapsidene opptakten til en stråling mot former som i den følgende mesozoiske epoken , under herredømmet til arkosaurene i trias , med rekkefølgen til terapsidene , i de utviklede formene til cynodontene vil stamme fra pattedyrene .

En annen stråling , denne gangen fra teropoder , i juraperioden vil føre til en av de to samtidige ordenene av homeotermiske virveldyr , fuglene .

Den andre store masseutryddelsen som har preget livets historie på jorden skjer på slutten av krittperioden , for 65 millioner år siden, med forsvinningen av de store grenene til dinosaurene , og åpnet veien for en adaptiv stråling av pattedyr, hittil innesperret i små og marginale økologiske nisjer (og spesielt om natten).

Fremkomsten av pattedyr

Konvensjonelt er pattedyr , den andre ordenen av virveldyr som ved å utvikle homeotermikk gjorde seg enda mer autonome fra det omgivende fysiske miljøet, nå i form av ulike uavhengige linjer, definert som sådan i jura , og i kritt vil vi allerede gjenkjenne nåværende underklasser. Samtidig med homeothermics utvikles anatomiske strukturer rettet mot termisk isolasjon i de to ordenene: fjær og hår . I denne sammenhengen opplever pattedyrene, i den mer utviklede underklassen av terii, en fin strategi for viviparitet , som i stor grad vil bidra til gruppens suksess.

Også i juraen sprer blomstene seg samtidig .

I paleocen er vi allerede i tertiærtiden , de første pattedyrene ser ut til å kunne tilskrives fortsatt levende ordener, og på slutten av perioden er det fossiler som strukturelt ligner på dagens lemurider .

Mot menneskearten

En variert zoologisk gruppe, en gang definert som insektetere og for tiden betraktet som en helhet nå utdatert, har blitt utsatt for omorganisering og revisjoner de siste tiårene. Tupaiaene , som for øyeblikket er omorganisert i rekkefølgen av scandents , hadde sett seg selv flytte fra de til å omplassere seg i rekkefølgen av primater . Fra forløpere til disse frugivorous-insectivorous dyrene, gruppert i henhold til forfatterne med dermoptera , ( flaggermus , men på dem er det for tiden uenighet mellom de ulike forfatterne) og primater (i tillegg til de utdødde plesiadapiforms ) i archons taxa , eller euarcons , begynner den siste akten i evolusjonshistorien som vil føre til mennesket. Archons er preget av en insektetende eller frugivorous diett, og av deres tilpasning til luftmiljøet i trelivet, med lokomotoriske strategier for flukt, gliding eller brachiation .

Helt nyere analyser av hovedmutasjonene i DNA forener til slutt primatene nøyaktig nøyaktig til dermoptera , også kalt colughi eller galeopithecia, en orden av pattedyr som, undersøker nye habitater , har bidratt til å åpne nye veier for evolusjon [7]

I eocen , 10 Men etter de første fossilene som ligner på lemurider, finner vi aper med moderne egenskaper , det vil si med helt motsatt tommel, tenner som viser overgangen til det nøysomme kostholdet, frontalisering av øynene og påfølgende utvikling av snuten i ansiktet , sannsynlig økning i betydningen av synssansen og følgelig økt daglig aktivitet. Forholdene for et nakent, oppreist og selvreferensielt antatt intelligent dyr er klare.

Evolusjon av hominider

Om noen millioner år er vi klare for Homo sapiens . På dette tidspunktet, så vidt kjent fra de antropologiske vitenskapene, er evolusjon bare kulturell og ikke biologisk, det vil si at vi går fra genetikk til memetikk , og denne arten, utstyrt med selvbevissthet , begynner å skrive sin egen historie på et medium kanskje [8] [9] for første gang forskjellig fra nukleinsyrer .

Merknader

  1. ^ J. Hadzi, The Evolution of the Metazoa (Macmillan, New York, 1963)
  2. ^ Vitenskap 19. mars 1999: Vol. 283. nr. 5409, s. 1919 - 1923 DOI: 10.1126 / science.283.5409.1919 Acoel Flatworms: Earliest Extant Bilaterian Metazoans, Not Members of Platyhelminthes Iñaki Ruiz-Trillo, et al.
  3. ^ Jefferies, RPS og Jacobson, AG 1998. En episode i slekten til virveldyrene: fra mitrat til krone - gruppeakkord. Integrativ biologi1: 15–132
  4. ^ Sébastien Clausen, Andrew B. Smith. (2005) Palaeoanatomi og biologiske affiniteter til en kambrisk deuterostom (Stylophora). Nature 438: 7066, 351
  5. ^ Palaeontology Volume 46 Issue 3 Side 511 Issue 3 - 555 - Mai 2003 Functional Morphology of Stylophoran Echinoderms
  6. ^ David K. Jacobs, Nigel C. Hughes, Sorel T. Fitz-Gibbon og Christopher J. Winchell. (2005) Terminal tillegg, den kambriske strålingen og den fanerozoiske utviklingen av bilateral form. Evolution & Development 7: 6, 498–514
  7. ^ "Molekylære og genomiske data identifisere den nærmeste levende slektningen til primater" Jan E. Janecka, William J. Murphy et al Science 2. november 2007 318: 792-794
  8. ^ Keefe, AD, GL Newton og SL Miller. 1995. En mulig prebiotisk syntese av pantetheine, en forløper for koenzym A. Nature 373: 683-685.
  9. ^ Cairns-Smith: Genetisk overtakelse og livets mineralske opprinnelse.

Bibliografi

Relaterte elementer

Grunnleggende konsepter:

Disipliner:

Evolusjon av menneskeliv:

Andre prosjekter