Jorden och livets uppkomst

Universum bildas 13,7 miljarder år sedan – Big Bang

4,5 miljarder år sedan – Solen och jorden bildas Solen, jorden och de andra planeterna bildas av material från ett gasmoln. Gasmolnet uppstod från en gammal stjärna som hade exploderat. Gravitationen gjorde att partiklar i gasmolnet drogs mot varandra och bildade solen. Jorden och de andra planeterna bildades av material som ”blev över”.

I början var jorden ett brinnande klot Jorden var bara en smält massa. Kometer och andra himlakroppar krockade ständigt med jorden, radioaktiva processer pågick i jordens inre och vulkanutbrott var vanliga. Det var för varmt för att något skulle kunna leva.

För ca 4 miljarder år sedan minskade krockarna i antal För ca 4 miljarder år sedan minskade krockarna i antal. Jordens yttersta lager svalnade och stelnade till hårt berg med vulkaner – jordskorpan bildades. Kometerna som kolliderade med jorden innehöll mycket vatten i form av is. Nästan allt vatten som finns på jorden kan faktiskt ha kommit hit med kometer.

Så länge jordens temperatur var hög förekom vattnet bara som vattenånga. När jordytan svalnade började vattenångan kondensera. Detta ledde troligen till kraftiga, långvariga regn under miljontals år som sakta fyllde de första haven, sjöarna och floderna.

Liv i vatten Hav och luft innehöll nu många olika kemiska ämnen som bl.a. kommit från vulkaner. Nu fanns förutsättningar för att livets enklaste kemiska byggstenar skulle kunna bildas. Olika teorier säger att livet utvecklades i vattnet, vid varma källor på havets botten, på land i grunda pölar, eller i vattensamlingar i underjordiska spricksystem.

Forskare har visat att elektriska urladdningar från väldiga åskväder kan omvandla kemiska ämnen till livets enkla byggstenar.

Andra teorier Kometer kan även innehålla organiska molekyler. Det är inte uteslutet att organiska molekyler från rymden blev viktiga byggstenar till jordens första levande celler. Det finns även teorier om att färdigt liv från rymden kan ha kommit till jorden med kometer, asteroider etc.

Kopierande molekyler En av de tidiga ”livsmolekyler” som bildades var enkla föregångare till DNA, det kemiska ämne som våra arvsanlag består av. Det speciella med de här molekylerna var att de kunde göra kopior av sig själva. Runt detta enkla DNA bildades med tiden en tunn, skyddande hinna av fettliknande ämnen, ett cellmembran. En första enkel urcell hade bildats.

Dessa urceller kunde föröka sig genom celldelning och bilda nya celler. Cellerna måste också kunna hämta energi från någonting. Som energikällor kunde de första urcellerna använda enkla kolföreningar och vulkaniska gaser i havet. De första cellerna var mycket enkelt byggda och hade ingen cellkärna. De liknade på många sätt dagens bakterier.

Cyanobakterier (Blågröna alger) De äldsta kända tecknen på liv är ca 3500 miljoner år gamla rester av forntida cyanobakterier. De första egentliga fossilen, stromatoliterna (på bilden), är trådformade cyanobakteriers avlagringar.

Redan då började celler med det gröna färgämnet klorofyll att utvecklas. De kunde fånga in solenergi och tillverka socker och syre. De var tidiga släktingar till dagens cyanobakterier. Med dem var fotosyntesen född. Koldioxid + Vatten + Solenergi  Druvsocker + Syre En avgörande händelse för livets utveckling.

Syret från fotosyntesen ökade mängden syre i hav och på land. Med tiden utvecklades organismer som kunde andas syre. De fick sin energi genom förbränning av druvsocker från fotosyntesen. Det kallas även cellandning och var ett nytt, effektivt sätt att frigöra energi ur mat med syrets hjälp.

Ozonlagret Högt upp i atmosfären bildade syret ett skikt av gasen ozon som skyddar jorden från solens skadliga ultravioletta strålning. Än så länge fanns livet bara i haven där det var skyddat från strålningen. Ozonlagret var nödvändigt för att livet skulle kunna börja på land.

Flercelliga organismer För 2 miljarder år sedan dök föregångarna till dagens växter, svampar och djur upp. De var lite större än tidigare bakterier och hade utvecklat en cellkärna med DNA. De hade även utvecklat specialiserade delar i cellerna där cellandningen sker och delar med klorofyll där fotosyntesen sker. Celler med klorofyll utvecklades sedan till växter medan de utan blev föregångare till dagens djur. Flercelliga organismer började utvecklas genom att de slog sig samman och samarbetade.

Liv på land Man tror att mångfotingarna var de första djuren som lämnade haven och började leva på land. De följdes av insekter och växter. 510 miljoner år sedan – de första landväxterna. Insekterna spred växternas pollen, sporer och frön. Samtidigt var varje ny växt en ny födokälla och det utvecklades nya insekter.

Ryggradsdjur De första ryggradsdjuren levde i havet. De hade ett skelett av brosk och saknade käkar. Från dessa utvecklades sedan fiskar och andra ryggradsdjur. Ryggraden och det inre skelettet gav en ny fördel som gjorde det möjligt för stora djur att röra sig på land. Groddjuren var de första ryggradsdjuren på land, men de var beroende av vatten för sin förökning.

Ca 200 miljoner år sedan Kontinenterna samlades till en jättekontinent, Pangea. I öster ligger Tethyshavet. Pangea delades i två kontinenter: en nordlig, Laurasien och en sydlig, Gondwana. 245 miljoner år sedan – det första däggdjuren på land 150 miljoner år sedan – första fågeln 200 000 år sedan – första människan ”Homo sapiens”

Charles Darwin Vetenskapsmannen Charles Darwin lägger 1858 fram teorin om ”det naturliga urvalet” tillsammans med Alfred Wallace. Charles Darwin http://www.alltomvetenskap.se/nyheter/darwin-evolutionsteorins-fader

Naturligt urval - Evolution Begreppet går ut på att individer med egenskaper som gör att de är anpassade till den aktuella miljön överlever oftare och kan fortplanta sig. De med bäst egenskaper har störst chans att överleva och föröka sig. Det gör att dessa egenskaper är de som går i arv till kommande generationer. Individer med sämre lämpade egenskaper dör ut. På så sätt förändras arter efter flera generationer.

Biologisk mångfald Biologisk mångfald innebär att det finns arter som har många olika egenskaper och många olika naturtyper. En variation av egenskaper inom arter är nödvändig för att livet ska kunna fortsätta att utvecklas och anpassas till nya förutsättningar. Att bevara den biologiska mångfalden är viktig för framtiden.

Evolution Uppgift 1 Under jordens och livets historia har ett antal stora förändringar skett. I vilken tidsordning måste förändringarna ha skett? Förklara varför. Djur etablerades på land Syrgas bildades Växter etablerades på land Fotosyntes utvecklades  

Uppgift 2 Några frågor att svara på: 1. Vad menas med naturligt urval (”survival of the fittest”)? 2. Isbjörnar och brunbjörnar ser mycket olika ut men de är ändå släkt. De har genom evolutionen anpassats till olika klimat och bland annat fått olika päls och fettlager. Vilket alternativ stämmer? (Frågan är hämtad från nationella provet i NO 2009). Det kalla klimatet på Grönland har gjort att pälsen på björnar växer. Då blir pälsen tjockare än den normala vinterpälsen om de flyttas dit. De björnar som putsar sin päls noga får tjockare päls så att de håller värmen bättre. De björnar som har tjock päls överlever bäst i det kalla klimatet på Grönland. Då blir det till slut bara sådana björnar kvar. De björnar som bor på Grönland äter fetare mat och får därför tjockare päls. 3. Vad menas med att den genetiska variationen kan göra så att en art överlever när miljön förändras? Ge exempel. 4. Hur tror man att nya arter har uppkommit enligt evolutionsteorin? 5. Av de många miljoner arter som funnits på jorden har många dött ut. Varför? Diskutera fram så många tänkbara orsaker som möjligt. Använd er gärna av exempel. 6. Vad tyder på att det har skett en utveckling av växter och djur från enkla till mer komplicerade former? (Vilka bevis finns för evolutionsteorin?).