1.8 Elämän synty merissä

• Ratkaisematon kysymys edelleen: miksi ja miten maapallolle ilmaantui elämää?

• H20, C ja E ovat elämän perusedellytykset
• 3,5-4,1 miljardia vuotta sitten syntyi maapallolle elämä

 Teoriat

•  Teorioita on esitetty useita
• Voimakkaan energiapurkauksen aiheutti salama, mikä antoi elämän kehittymiselle kipinän (salamateoria)
• Alkeelliset Yksisoluiset eläimet hyödyntyävät H2S ja H, joita purkautuu kuumista lähteistä merenpohjassa
• Elämän ainekset saattoivat tulla komeetan mukana, joka iskeytyi maahan
• Sähköä ja kemiallisia yhdisteitä sisältänyt lämmin ja pieni lammikko synnytti elämän, esitti 1871 Charles Darwin

Hypoteesit

Ei tunneta täsmällisesti elämän syntytapahtumaa
Ratkaisun löytymisestä innostuttiin 2001, jolloin heräsi RNA-hypoteesi

Historia

• Aminohappojen muodostumiseen pyrkiviä kokeita on järjestetty
• Vedestä, ammoniakista ja vetysyanidista tuli aminohappoja ja adeniinia koesarjassa 1959-1962, jonka toteutti Joan Óro
• Rauta-rikkimaailma -ajatuksen esitti Gunther Wächershäuser
• Molekyylien järjestäytymistä auttaisivat savikiteet liuoksissa, oletti Seven Clues to the Origin of Life -kirjassa Graham cairns-Smith 1985
• Aluksi muiodostuivat kalvot, jotka ympäröivät soluja, ja näissä pussissa tapahtui elämän synty varsinaisesti; solukalvo ensin -hypoteesi, jota tutki biofyysikko David Deamer
• Chenin-Rasmussenin esisolun julkaisi Steen Rasmussen 2004
• Eloperäisestä aineesta kotoisin eivät olleet vasenkäsiset aminohapot, joita oli Tagish-järven meteoriitissa

Elämän synty ja kehitys 

• Neljä maailmankautta, johon jaetaan elämän historia:
• esiaika
• vanha aika
• keskiaika
• uusi aika

• Eliöryhmät harvinaistuivat tai hävisivät sukupuuttoaalloissa, joita tapahtui usein historiassa
• ->Tyhjentynyt ekologinen lokero nopeasti->uusille eliöryhmille elintilaa

Elään synty

Kemiallinen evoluutio

• Auringon ja aurinkokuntamme planeettojen kanssa samaan aikaan syntyi maapallo n. 4,6 miljardia vuotta sitten
• Valtameret muodostuivat, kun sateiksi tiivistynyt vesihöyry, joka oli peräisin tulivuoresta, satoi
• Nykyinen ilmakehä poikkeaa koostumukseltaan varhaisesta ilmakehästä, jossa oli myrkyllisiä kaasuja, CO, N, CO2 ja vesihöyryä
• Varhaisen Maan olosuhteissa aminohappojen syntyä tutki Steven Millerin laboratoriokoe
• Olettamuksia ja teorioita riittää
• Proteiineja eli monimutkaisia makromolekyylejä muodostui, kun aminohapot liittyivät yhteen

Alkusolu syntyy

Kalvorakkulan, joka muistutti jo alkeellista solua, sisään kerääntyi elämän rakennusaineet

Ensimmäiset eliöt kehittyvät: elämän esiaika

• Bakteerit ja yksisoluiset arkit olivat ensimmisiä eliöitä Maapallolla
• Kuumista lähteistä ja muista hapettomista, happamista ja suolaisista ympäristöistä löytyy edelleen arkkeja

Ravintoa itselleen: foto- ja kemosynteesi

•  Toisenvaraisten eliöiden tavoin ravinteita ja energiaa hyödynsivät ensimmäiset esitumaiset
• Fotosynteesi eli yhteyttäminen, joka tapahtuu valon avulla: elämän historian merkittävä kehitysaskel tapahtui 3,5 miljardia vuotta sitten
• Oli runsaasti tarjolla valoa ja vettä, jota tarvittiin fotosynteesin, joten kilpailuetu siirtyi esitumaisille, jotka kykenivät fotosynteesiin
• Esitumaisille, jotka olivat sopeutuneet hapettomiin olosuhteisiin, eivät diggailleet hapesta

Monimutkaistuva solurakenne: endosymbioosi ja aitotumaiset solut

• 1,5 miljardia vuotta sitten kehittyi ensimmäinen aitotumainen
• Viherhiukkaset kehittyivät bakteereista, jotka kykenivät fotosynteesiin, ja mitokondrioiksi kehittyivät bakteerit, jotka hyödyntävät soluhengitystä
• Bakteerit muuttuivat mitokondrioiksi ja viherhiukkasiksi aitotumaisissa soluissa (endosymbioositeoria)

Esiajan lopulla kehittyi elämän monisoluisuus

• Monisoluisia eliöitä kehittyi yksisoluisten eliöiden rinnalle n. 700 miljoonaa vuotta sitten
• Edut monisoluisuudesta: eliön kasvum hadollistui ja eliön toimintaan tuli työnjako

Perinnöllinen muuntelu lisääntyi suvullisessa lisääntymisessä

• Sukusolujen kehittyminen ja suvullinen lisääntyminen oli mullistava kehitysaskel, koska se mahdollisti kasvavan perinnöllisen muuntelun

Monimuotoistuva eliömaailma: vanha aika

• Suuri määrä UV-säteilyä ja toisaalta vähän happea ilmakehässä esiajan lopussa
• Merien lajisto monipuolistui ja eläinkunnan pääjaksot syntyivät megaevoluutiossa, nopeassa evoluutiossa nimeltä "kambikauden räjähdyksessä", joka tapahtui vanhan ajan alussa
•  Siinä paljon erilaisia eliöryhmiä syntyi lyhyen ajan sisällä
• Sienet ja kasvit olivat eliöitä, jotka elivät ensimmäisenä maalla: maalle levittäytynyt elämä tpaahtui samoihin aikoihin
• Viherlevistä kehittyi sammalia, jotka olivat ensimmäisiä maakasveja
• Sanikkaiset kuuluvat putkilokasveihin, ja ovat ensimmäisiä maakasveja
• Vanhalla ajalla laajoja itiökasvimetsiä muodostui sanikkaisista
• Maaelämään sopeutuivat huonosti sammaleet, mutta sanikkaiset taisivat sen hyvin
• Paljassiemeniset kasvit, jotka lisääntyivät siemeinistä ensimmäistä kertaa, kehittyivät sanikkaisten rinnalle vanhalla ajalla

Selkärankaiset

• Ympyräsuiset, evättömät, leuattomat ja pienet ensimmäiset selkärankaiset
• 400 milj. vuotta sitten kehittyivät luukalat
• Kalat, jotka olivat kuivissa lammikoissa, siirtyivät maalle

Matelijoiden nousu ja tuho: keskiaika

Keskiaikaa hallitsivat dinosaurukset

• Eliömaailman kannalta tuhoinen loppu vanhalla ajalla: joukkosukupuutto
• Ilmaston viileneminen ja kuivuminen saattoi olla massasukupuuton syynä
• Matelijoiden sopeutumislevittäytminen ja elintila kasvoivat joukkosukupuun ansiosta
• Ilmaa, mantereita ja meriä hallitsi eliöryhmä, joka oli menestyksekäs ja monimuootinen;: matelijat, jotka hallitsivat keskiaikaa
• Keskiajan tunnetuin matelijaryhmä on hirmuliskot

Keskiajalla kehittyvät siemenkasvit

• Koppisiemenisiin ja paljassiemenisiin ryhmiin jaetaan siemenkasvit
• Paljassiemenisistä kasveista ja sanikkaisista muodostunut maapallon kasvillisuus
• Keskiajan keskivaiheilla kehittyivät kukat eli koppisiemeniset, jotka kuuluvat siemenkasveihin
• Dinosaurukset kuolivat sukupuuttoon 65 miljoonaa vuotta sitten, keskiajan lopussa

Koppisiemenisten, lintujen ja nisäkkäiden valtakausi: uusi aika

Nisäkkäiden ja lintujen kehityksen mahdollisti massasukupuutto

• Nisäkäsliskoista kehittyi 200 miljoona vuotta sitten ensimmäiset nisäkkäät: jo keskiajalla kehittyivät linnut ja nisäkkäät
• Uudet ravinnonhankintatavat ja elinympäristöihin sopeututtiin, koska tyhjentyneet ekologiset lokerot
• Istukallisiksi nisäkkäiksi, pussieläimiksi ja nokkaeläimiksi kehittyivät nisäkkäät
• Tasalämpöiset nisäkkäät ja linnut
• Linnut sopeutuivat lentämiselle: eturaajat muuttuivat siiviksi, rakenne virtaviivaistui, lentolihakset kasvoivat, luusto ontto ja kevyt, höyhenpeite ja tehokas verenkierto- ja hengityselimistö
• Sisäinen hedelmöitys tapahtuu nisäkkäillä, ja ne lisääntyvät suvullisesti
• Munat linnuilla ja matelijoilla, poikaset nisäkkäillä

ELÄMÄN HISTORIA

Ajanjakso	Aika (miljoonissa)	Tärkeimmät tapahtumat	Uudet eliöryhmät
Elämän synty	4600	Syntyy alkusolu ja orgaaniset yhdisteet	Esitumalliset
Esiaika	4600-550	Monisoluisuus, suvullinen lisääntyminen, soluelimet, tuma, fotosynteesi	Ensimmäiset monisoluiset eläimet, aitotumaiset, arkit, bakteerit
Vanha aika	550-250	Maalle nouseva elämä, kambrikauden räjähdys	Paljassiemeniset, sanikkaiset, sammalet, eläinkunnan pääjaksot
Keskiaika	250-65	Vallassa matelijat	Koppisiemeniset kasvit, nisäkkäät, linnut, matelijat
Uusi aika	65->	Monimuotoistuvat nisäkkäät ja linnut, dinosaurusten massasukupuutto