EKOLOGIA
advertisement
EKOLOGIA Historia świata w pigułce 1 Początek Wszechświata ok. 15 mld lat temu: temperatura: +∞ +∞ gęstość stość:: +∞ +∞ WIELKI WYBUCH 10-12 s: temp. +1015K; powstanie czą cząstek elementarnych i antyczą antycząstek 10-5 s: powstanie protonó protonów, neutronó neutronów, etc. 3 min: epoka nuklosyntezy (powstanie ją jąder pierwiastkó pierwiastków lekkich) 106 lat: powstanie atomó atomów 109 lat: powstanie pierwszych galaktyk i kwazaró kwazarów 15× 15×109 lat: obecny Wszechś Wszechświat 2 Historia Ziemi Wiek Ziemi – obecnie oceniany na ok. 4,4 mld lat Najstarsze znane skał skały: zach. Grenlandia: 3,7 – 3,8 mld lat gnejsy z Acasta (USA): ok. 3,96 mld lat cyrkon z zach. Australii: 4,1 – 4,3 mld lat Najstarsze znane ślady życia: Australia i Afryka Pd.: sinice (ok. 3,5 mld lat) Grenlandia: mat. organiczna? (ok. 3,8 mld lat) 3 1 Pierwotna atmosfera Ziemi i jej pochodzenie Skł Skład pierwotnej atmosfery: CO2 – główny skł składnik N2 – mniejsze znaczenie NH3, CH4, SO2, HCl – śladowo BRAK O2 Powstanie: hipoteza odgazowania – okoł około 80% – 85% atmosfery powstał powstało w wyniku odgazowania w cią ciągu pierwszego miliona lat 4 Warunki termiczne na Ziemi Era archaiczna (4,4 – 2,5 mld lat temu): aktywność aktywność słońca ok. 75% obecnej jak w takich warunkach mogł mogło powstać powstać życie? Hipoteza Sagana i Mullera: Mullera: duż duża zawartość zawartość CH4 i NH3 „superefekt cieplarniany” cieplarniany” Hipoteza Ramanathana: Ramanathana: śladowe iloś ilości CH4 i NH3, lecz duż duża zawartość zawartość CO2 „ superefekt cieplarniany” cieplarniany” 5 Zawartość i kontrola CO2 w atmosferze Model abiotyczny (Walker (Walker,, Kasting, Kasting, Hays): Hays): począ początkowa zawartość zawartość CO2 wysoka ocieplenie klimatu wzrost tempa parowania wody wzrost opadó opadów wymywanie CO2 z atmosfery i wią wiązanie w skał skałach osadowych spadek zawartoś zawartości CO2 w atmosferze osł osłabienie efektu cieplarnianego Model biotyczny (Lovelock ): (Lovelock): począ początkowa zawartość zawartość CO2 w atmosferze wysoka rozwó rozwój fitoplanktonu wią wiązanie CO2 powstawanie osadowych skał skał węglanowych spadek zawartoś zawartości CO2 w atmosferze i wodzie morskiej osł osłabienie efektu cieplarnianego 6 2 Zawartość i kontrola O2 w atmosferze produkcja wolnego O2: wyłą cznie organizmy żywe wyłącznie począ początkowe 1 – 2 mld lat: wię większość kszość O2 wią wiązana na skutek utleniania minerał minerałów, gł głównie zwią związkó zków żelaza od ok. 2 mld lat temu: po utlenieniu wię ę kszoś wi kszości Fe – gromadzenie O2 w atmosferze ok. 1,5 mld temu: zawartość zawartość O2 w atmosferze zbliż zbliżona do obecnej moż możliwość liwość wyjś wyjścia życia na lą ląd Obecna, ok. 21% zawartość zawartość O2 w atmosferze jest wynikiem procesó procesów fotosyntezy 7 Biogeneza: podstawowe problemy do rozwiązania Powstanie biał białek Powstanie kodu genetycznego Połą czenie syntezy biał Połączenie białek z kodem genetycznym 8 Biogeneza: białka jako początek życia Koncepcja Oparina i Haldane’ Haldane’a: w redukują redukującej wczesnej atmosferze (H2, CH4, NH3) w wysokiej temperaturze i przy udziale wył wyładowań adowań atmosferycznych zwią związki organiczne mogą mogą powstawać powstawać samorzutnie doś doświadczenie Stanleya Millera powstanie aminokwasó aminokwasów doś doświadczenie Juana Oró Oró powstanie aminokwasó aminokwasów oraz adeniny doś doświadczenie Sidneya Foxa powstanie kró krótkich łańcuchó cuchów proteinowych Problemy: autoreplikacja? autoreplikacja? ewolucja? 9 3 Biogeneza: RNA jako początek życia Koncepcja Woese’ Woese’a, Cricka i Orgela: Orgela: prebiotyczny RNA posiadał posiadał zdolność zdolność autoreplikacji bez udział udziału biał białek oraz katalizowania syntezy biał białek doś doświadczenie Cecha i Altmana niektó niektóre typy RNA faktycznie posiadają posiadają zdolność zdolność autorepliacji doś doświadczenie Szostaka zbudowanie RNA posiadają posiadającego zaró zarówno zdolność zdolność cyklicznej autoreplikacji jak i wł własnoś asności enzymatyczne Problemy: niedobó niedobór rybozy trudnoś trudności z syntezą syntezą wszystkich skł składnikó adników bez katalizatoró katalizatorów 10 Od RNA do DNA kodującego białka 11 Katalizatory Hipoteza CairnsCairns-Smitha i Dagensa: Dagensa: kataliza na zwią związkach nieorganicznych – kryształ kryształy minerał minerałów ilastych, np. kaolinit i montmorylonit w obecnoś obecności minerał minerałów ilastych zwią związki wielkoczą wielkocząsteczkowe (wę (węglowodory, monomono- i polisacharydy, fosfolipidy, , aminokwasy i peptydy) tworzą fosfolipidy tworzą się się z wydajnoś wydajnością cią tysią tysiące razy wię większą kszą niż niż bez udział udziału ich matrycy 12 4 Źródła hydrotermalne przesł przesłanki: wszystkie Archaebacteria preferują preferują środowiska o wysokich temperaturach, niektó niektóre tolerują tolerują do 120oC, pewne gatunki preferują preferują beztlenowe, kwaś kwaśne środowiska z wysoką wysoką zawartoś zawartością cią siarki 13 Powstanie i ewolucja życia Sprzęż enie reakcji abiotycznych: Sprzężenie replikacji RNA tworzenia struktur fosfolipidowych lub koacerwató koacerwatów reakcji biochemicznych Pierwotny organizm (heterotroficzny, beztlenowy) Archaebacteria Procaryota Eucaryota - bakterie - sinice - śluzowce - grzyby - pierwotniaki - rośliny - zwierzęta 14 5
