7. Elämän synty Flashcards
Mikä on alkuräjähdys ja kosminen evoluutio?
Alkuräjähdys on tapahtumasarja, joka käynnistyi noin 15 miljardia vuotta sitten. Maailmankaikkeus oli puristunut hyvin pieneen tilaan, jonka lämpötila oli erittäin korkea, sitten maailmankaikkeus alkoi laajeta, lämpötila laski ja syntyi vetyä ja heliumia. Näistä syntyivät ensimmäiset tähdet, joiden ytimissä syntyi raskaampia alkuaineita. Tätä vaihetta kutsutaan kosmiseksi evoluutioksi. Kosmiseen evoluutioon kuuluu alkuräjähdys, alkuaineiden, aurinkokunnan ja alkumaapallon synty.
Kun tähdet tulevat tiensä päähän ne räjähtävät ja sisällä olevat alkuaineet leviävät ympäristöön tähtien ja planeettojen rakennusaineeksi.
Miten maapallo syntyi?
Alkumaapallo syntyi räjähtäneiden tähtien alkuaineista, jotka kerääntyivät yhteen ja muodostivat hehkuvan kuuman planeetan. Sen jäähtyessä syntyi kiinteä kivikuori ja sen ympärille kaasukehä, jonka arvellaan koostuneen epäorgaanisista kaasuista (hiilimonoksidi, typpi, ammoniakki, vety ja vesihöyry). Kun maapallo jäähtyi osa vesihöyrystä tiivistyi vedeksi, jolloin sateet piiskasivat autiota maankuorta ja irrottivat siitä erilaisia mineraaleja, ja lopulta vesi täytti maankuoren suuret altaat ja nykyiset valtameret syntyivät. Näissä merissä alkoi elämän synty.
Mitä on kemiallinen evoluutio?
Elämän arvellaan syntyneen kolmessa vaiheessa olosuhteissa. Ensin kaasukehässä olleita epäorgaanista aineista muodostui hiilestä rakentuvia ja energiaa sisältäviä yksinkertaisia orgaanisia yhdisteitä, elämän rakennusaineita. Näitä olivat nukleotidit, aminohapot ja monet muut hiiliyhdisteet. Tästä vaiheesta jossa epäorgaanisista aineista syntyi vähitellen orgaanisia aineita käytetään nimeä kemiallinen evoluutio.
Kemiallinen evoluutio jatkui ja seuraavassa vaiheessa elämän rakennusaineet liittyivät yhteen, jolloin muodostui makromolekyylejä, nukleiinihappoja, proteiineja ja lipidejä. Joskus pieni joukko jonkin lajin yksilöitä levittäytyy kokonaan uudelle alueelle, missä ravintoa ja elintilaa on tarjolla runsaasti eikä kilpailua juurikaan esiinny. Tällöin yhdestä kantalajista voi kehittyä hajottavan valinnan seurauksena suhteellisen nopeasti populaatioita, jotka alkavat kukin sopeutua omiin ympäristöihinsä. Ensimmäiset nukleiinihapot olivat ilmeisesti RNA:ta, joka kykeni kopioitumaan ja ohjaamaan entsyymin tavoin solun toimintaa. Myöhemmin RNA:sta muodostui DNA-molekyyli. Aminohapoista alkoi rakentua proteiineja, joiden rakennusohjeet oli tallennettu DNA:han.
Kolmannessa vaiheessa rasvoista kehittyi pisaramaisia rakenteita, joiden sisälle kerääntyi makromolekyylejä. Pisaran pinta vastasi solukalvoa, silla se vaikuttaa aineiden kulkuun pisaraan ja sieltä ulos. Kun pisara sisälle kertyi nukleiinihappoja ja proteiineja, voidaan alkusolun - ja elämän - ajatella syntyneen.
Mitä on biologinen evoluutio?
Biologinen evoluutio alkoi ensimmäisestä solusta. Biologisen evoluution arvellaan alkaneen, kun mutaatiot tuottivat uusia ominaisuuksia, jotka aiheutuivat uv-säteilystä, sillä kaasukehässä ei ollut vielä otsonia.
1) Alkusolusta kehittyi arkeonit ja bakteerit.
2) Mutaatiot lisäsivät muuntelua.
3) Fotosynteesin kehitys
Kerro alkusolun kehityksestä arkeoneiksi ja bakteereiksi. Tuottajat ja kuluttajat?Kemosynteesi?
Alkusolusta kehittyi arkeonit ja bakteerit. Näiden tumattomien eliöryhmien elinvaatimukset kehittyivät niin erilaisiksi, että ne eivät joutuneet kilpailemaan keskenään. Suurin osa näistä eliöistä sai ravintoaineensa ja energiansa ottamalla ympäristöstään erilaisia valmiita orgaanisia yhdisteitä, eli ne olivat kuluttajia. Joillekin niistä kehittyi kyky valmistaa itse energiapitoiset yhdisteet yhteyttämällä kemosynteesin avulla. Siinä yhteyttämiseen tarvittava energia saadaan hapettamalla epäorgaanisia yhdisteitä, nämä eliöt olivat tuottajia.
Kerro fotosynteesin kehityksestä-
Fotosynteesi kehittyi noin 3 miljardia vuotta sitten. Sen merkitys oli suuri. Fotosynteesissä auringon valoenergia sitoutuu glukoosimolekyyliin kemialliseksi sidosenergiaksi. Epäorgaanista raaka-aineista, vedestä ja hiilidioksidista, valmistuu monien vaiheiden kautta orgaanista yhdistettä, glukoosia ja samalla sivutuotteena vapautuu happea.
Ensimmäiset fotosynteesiin kykenevät eliöt olivat syanobakteereita. Fotosynteesin kehittyminen käynnistyi, kun meressä elävien bakteerisolujen sisälle muodostui fotosynteesissä tarvittavia väriaineita, kuten lehtivihreää eli klorofylliä, joka pystyi sitomaan auringon valoenergiaa. Nämä bakteerit olivat syanobakteereita.
Fotosynteesin tuloksena syntyi happea, mutta happi liukeni aluksi veteen ja sitoutui erilaisiin yhdisteisiin. Vasta n. 2 miljardia vuotta sitten vapaata happea oli niin paljon, että sitä alkoi kerääntyä myös maapallon kaasukehään. Happi reagoi kaasukehässä olleiden myrkyllisten kaasujen, kuten hiilimonoksidin ja ammoniakin kanssa, tästä seurasi myrkyllisten kaasujen häviäminen ja kaasukehän koostumuksen vähitellen kehittyminen nykyisenlaiseksi ilmakehäksi. Ilmakehään alkoi muodostua myös UV- säteilyltä suojaava otsonikerros.
Kerro soluhengityksestä.
Ennen hapen lisääntymistä tumattomat eliöt olivat saaneet elintoimintoihinsa vaadittavan energian käymisreaktioista, joissa happea ei tarvita. Eli kaikki tumattomat eliöt olivat anaerobisia eli hapettomissa olosuhteissa eläviä, ja happi oli niille myrkkyä. Hapen vapautuminen veteen ja vähitellen ilmaan toimi uudenlaisena valintapaineena evoluutiossa: tumattomien eliöiden piti joko sopeutua uuteen ympäristöön tai siirtyä hapettomiin olosuhteisiin.
Soluhengityksessä syntyy hiilidioksidia ja vettä sekä vapautuu energiaa. Osa glukoosimolekyyleistä vapautuvasta energiasta sidotaan soluille käyttökelpoiseen muotoon ja osa vapautuu lämpönä.
