Etapy vývoje Země a života – maturitní otázka

 

   Otázka: Vznik a vývoj života

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): Adéla

 

 

VZNIK ŽIVOTA

• – planeta vznikla před 4,6 mld lety → zjištěno ze stáří hornin
• v Hadeánu – žhavá koule roztaveného horninového materiálu
• – slepenec, narážely do něj planetky
• – vrstvy se rozdělily dle hustoty a začala chladnout – cca 4 mld let
• – z tuhého magmatu se dostávaly plyny → atmosféra
• – z hornin do atmosféry i vodní páry – 100 mil let deště
• → vypařovaly se → cyklus → ochlazoval planetu
• → později praoceány

 

ZÁKLADNÍ TEORIE VZNIKU ŽIVOTA

Vitalismus – Avicenna

• → životní síla je podstata všeho živého a příčina všech změn

 

Hylozoismus – Milétská škola

• → existence pralátky, která je v neustálém pohybu

 

Kreační teorie

→ život vznikl zásahem nadpřirozené síly

• C. Linné, → taxonomický systém, věřil v neměnný systém – rostliny se nemění
• R. Hook → předpovídal existenci buněk
• J. B. Lamark → věřil i v evoluci, ale až po stvoření
• Pierre T. De Chardin – křesťanský evolucionalismus

– inteligentní design – lidé věří, že byl velký třesk a všechno, ale že vesmír byl stvořen právě tak, aby na něm mohl vzniknout život

 

Teorie samoplození

• – vznik organismů přímo z neživé hmoty
• – vyvrácena L. Pasterem

 

Teorie panspermická

• – život přenesen z vesmíru z kosmozoí (částeček) = zárodků
• → vyvinou se do vyšších a složitějších forem
• H. C. Crick – pro vznik jednotného genetického kódu nebylo při evoluci dost času

 

Autochtoní abiogeneze

• autochtoní = něco v místě svého původu
• abiogeneze = vznik živého z neživého
• → život vznikl na naší planetě z neživé hmoty
• – musel vzniknout během 500 mil let před 4 a 3,5 mld let
• – některé fáze lze namodelovat
• – evoluční proces má 2 stránky
  • 1) Materiálová/chemická evoluce
    • → živé z neživého – anorganické látky na organické
  • 2) Informační/biologická evoluce
    • → vznik organických látek k buňkám

 

Chemická evoluce

• – nejprve praatmosféra – redukční ráz, neměla tloušťku jako dnes
• → obsahovala řadu jednoduchých sloučenin → H2, H2o, CO2, NH3, N2…
• → na planetu dopadalo více UV záření → oxidovaly se železnaté ionty na železité + uvolňoval se vodík
• – kondenzační činidla/katalyzátory
• → reakce probíhaly na jílových podkladech nebo fosfátech

 

Stanley Miller

• – prováděl pokusy
• CH4 + NH3 → HCN + 3 H2
• – za účasti energie – blesky
• 5HCN + E → adenin
• – plyny z atmosféry se rozpouštěly ve vodě
• – adenin a guanin vznikají za nižších teplot

 

Sidney Walter Fox

• – zahříval proteinogenní AMK na fosfátových horninách při teplotách nad 100°C → vznikají protenoidy – hydrofobní a hydrofilní konec
• → vytváří protenoidní mikrosféry – kulovité útvary

 

John Desmond Bernal

• – organické látky na dně jílovitých nádrží po odpaření vody polymerují

 

Syntéza polypeptidů v prebiotickém prostředí

• syntéza neřízenou matricí
• → viz vědci předtím
• – vhodné podmínky pro syntézu, ale primární struktura polypeptidu je náhodná

 

Syntéza řízenou matricí

• syntéza polypeptidu dle informace obsazené v jiné molekule
• matrice – DNA – ale jak vznikla?

 

Říše RNP

• – vznik polyribonukleoproteinových komplexů
• → mezi RNA a proteinem – spojeno peptidovými vazbami
• → mohly fungovat jako enzymy a zároveň se mohly autoreplikovat → vytvářet kopie
• ribozym = nukleové kyseliny s enzymatickou funkcí, autoreplikující se RNA, mohou fungovat i jako enzymy
• – dají se nalézt i dnes – pozůstatky
• – podporuje hypotézu o vzniku života podle pravidel ústředního dogmatu biologie
• – nejjednodušší živá soustava – translační systém, kde RNA má funkci m-RNA, nositele genů a funkci replikační
• stabilozace ribonukleoproteinového translačního systému
• – ohraničený od okolí
• – bimolekulární vrstvy fosfolipidů → hydrofil a fob konce → tvoří kapénky
• – volný pohyb translačního systému – složky blízko u sebe, translace může probíhat
• – uzavřené v kouli – fosfolipidové mikrosféry
• → složky translačního systému se nemohly rozptýlit
• – umožnění přesného překladu sekvencí RNA do RNA replikázy a ribozomových proteinů
• – velká mutabilita genoforu → nositel genu – RNA nositel genu – hodně mutací
• když vyschne voda – fosfolipidové mikrosféry se rozbalí a vytvoří dvojvrstvu a RNA se k ní může dostat → napršelo a smotalo se do koule, ale nabalilo to složky translačního systému

 

Biologická evoluce

Oparinova teorie

• koloidní roztoky = koacerváty → metabolony a probionty

 

metabolony

• – ty, co prokazovaly metabolickou aktivitu
• – termodynamický otevřený systém
• → pohyb, růst, dráždivost
•  ne autoreplikace

 

probionty

• – předchůdci buněk bez ustáleného genetického kódu
• – replikační aparát nebyl ustálený, velké množství různých RNA kódujících různé AMK
• – i RNA kódovaly RNA-polymerázy
• → z nich vznikly protobionty (eobionty)
• – oddělením replikace od translace

 

Říše DNA

• – nejspíš pomocí UV záření nebo vysoké teplotě došlo ke změně uracilu na thymin
• – mezistupeň mezi RNP a DNA je RNA – dvouvláknové → spousta virů
• – nějakou omezenou dobu → chemické změny při uracilu na thymin nebo ribózy na deoxoribózu
• → začala se vytvářet DNA – možná jen kousky
• – RNA byla stále nositelem informace, ale mohla nastat reversní transkripce
• → RNA na DNA → katalyzovala reverzní transkriptáza
• DNA pomaleji mutuje, ochotně se spojuje do dvouvláken
• → genoforem je DNA, má schopnost replikace
• podle DNA → RNA = transkripce
• – translace m-RNA do struktury proteinu

 

Praorganismy

• – prokaryotické buňky
• – 1 molekula DNA v podobě nukleoidu
• – u archea a bacteria
• – všechny byly anaerobní – volný kyslík se nevyskytoval
• → heterotrofní
• trochu později – fotoautotrofní – zdroj energie – světlo, zdroj C třeba CO2
• – spousta mezistupňů – bakterie i H2SO4..
• – co bylo po ruce uměly využít
• – fotosyntetizující bakterie + sinice → využívají H2O jako zdroj elektronů → začal se uvolňovat kyslík, pro většinu jedovatý – likvidovaly konkurenty
• – když se voda nasytila O2 → začal utíkat do atmosféry → atmosféra se mění z redukující na oxidující → ochrana před UV zářením
• prototrofie – metabolická soběstačnost
• → praorganismy dokázaly přežít a měnit se za jakýchkoliv podmínek
• – z určité větve archeí vznikly eukaryotické buňky
• → ale v taxonomii jim byla vytvořena zvláštní doména
• eukaryotická buňka – větší, lepší genetický materiál – až 100x, ale nese jen 10x více genů → jsou tam vmezeřené exony, introny → nekódují, schopny se přesouvat, možná virové částice..
• → díky tomu rozmanitost nukleových kyselin
• eukaryotická buňka vznikla endosymbiózou
• – nějaká archea možná pozřela další, nevíme jak vzniklo jádro – z archey nebo vchlípením cytoplazmatické membrány
• předchůdce – mitochondrie -membránová organela???
• – sinice – z nich primární plastidy??
• ???

 

• – eukaryotické buňky vznikly, když se primordiální bujón zředil – eukaryotické b vytvořily schopnost fagocytózy
• – eukaryotické byly obrovské a požíraly prokaryoty → nemusely shánět vlastní bílkoviny, heterotrofní
• – rychlý vývoj

 

Vznikem eukaryot vznikl základ pro samostatný život → začátek biologické evoluce

3 úrovně

1) Mikroevoluce

– zabývá se změnami pouze jedné populace

mechanismy:

• mutace → náhodné, většinou nevýhodné změny genetické informace na buněčné úrovni, když vznikne výhodná nemá moc šanci na prosazení
• genetický posun → náhodné změny frekvence alel v populaci, věc náhody, kdo má štěstí se rozmnožit
• migrace genů → z jedné populace do jiné, mohou vytvořit úplně novou vlastnost, souvisí s pohlavním rozmnožováním
• pohlavní výběr → „sexy geny“ , fyzická záležitost
• přírodní výběr
  • tvrdý – méně častý, podle dosažené hodnoty daného genu
  • měkký – relativní, ti kteří mají lepší znaky přežijí, sobecký gen
•   → my jsme pracovní nářadí pro replikaci genů
• základní druhy přírodního výběru
  • stabilizující → v neměnném prostředí, upřednostňuje průměr
  • usměrňující → podporuje odlišnost v určitém směru
  • disruptivní → v nestejnorodém prostředí upřednostňuje extrémní vlastnosti a podporuje vysokou proměnlivost (alternativní genotypy)

 

2) Speciace

• = tvorba nových druhů
• → fyzická bariéra mezi existujícím druhem
• př.hraboši – odděleni dálnicí – na každé straně rychle běží, každý jinak
• → když se bariéra oddělí, mohou být natolik odlišní, že nejsou schopni se množit
• → náhodná mutace – v pohlavních buňkách – probíhá rychleji než u ostatních buněk, není fyzická bariéra
• -teorie přerušovaných rovnováh ..?
• – vznikne nový druh – má potenciál se měnit, probíhá evoluce, dokud se podmínky mění – je schopen se přizpůsobit, podmínky se nemění – druh stagnuje, ztrácí schopnost se přizpůsobovat

 

3) Makroevoluce

• – vznik a vývoj vyšších taxonů než je druh
• – rody, třídy..

Evoluční teorie

a) Diluvianisté

• → opakované potopy, vždy při pohromě vyhynula většina organismů, po ní se ze zbytku utváří nové + opakovaný vývoj
• – nevěřili v postupný vývoj

b) Lamarkismus

• – živočich se přizpůsobuje podmínkám
• → získá vlastnost → ta se dědí
• – chybné tvrzení – vlastnosti jsou podmíněny geny

c) Darwinismus

• – přírodní a pohlavní výběr
• –  v malých skupinách k přizpůsobení mutací

d) Neodarwinismus

• – základní mechanismy
• → četnost vzniku mutací, migrace genů, genetický posun – náhodná změna frekvence alel

e) teorie sobeckého genu

• – organismy jsou pouze nástroje genů
• – R. Dawkins

f) teorie živé planety

• – působení organismu ovlivňuje prostředí a naopak
• planeta = superorganimus – jsme stavební součásti živé planety
• – Lovelock

g) teorie planetizace lidstva

• – když propojíme svoje mysli → konec evoluce
• → vývoj k tomu směřuje
• – Chardin

h) neutrální teorie evoluce

• – většina genů je postradatelná, ale všechny formy genu jsou stejně dobré
• – přírodní výběr neodstraňuje jen špatné mutace
• – většina mutací je neviditelná – neprojeví se ve změně vlastností

 

Vývoj země

1) Hadeán

• – 1. období
• – ďábelské
• – žhavá koule. Slepenec, tvoří se zemské vrstvy

 

2) Prahory

• – litosféra není rozlámaná na desky, pevná
• – hydrosféra + oceány
• – atmosféra redukční → bez O2
• – první buňky

 

3) Starohory

• – litosferické desky v pohybu
• → tvorba kontinentů
• – jednobuněčné organismy, na konci i mnohobuněčné
• stromatolity – hornina + vrstva sinic – zvápenatělé
• na konci zalednění

 

4) Prvohory

• – před 500mil lety
• a) starší – kambrium, ordovik, silur a devon
• b) mladší – karbon, perm
• – probíhalo vrásnění
• – vytváří se Pangea
• život v prvohorách
• – rozvoj vr vodním prostředí → trilobiti, měkkýši -hlavonožci, ostnokožci
• – koncem i ryby a paryby
• – první rostliny ve starších – silur – měly nedokonalý kořenový systém → bahýnko
• karbon: černé uhlí
• pralesy
• → rostliny s větším vzrůstem; vázány na bažiny: přesličky, plavuně → vzniká černé uhlí → málo O2 – ne oxidace, obalilo se to bahnem → karbonizace
• – štíři, pavouci, stonožky, obojživelníci, plazi a hmyz
• perm: Pangea, nahosemenné rostliny
• – zvýšená sopečná činnost
• → oteplená dna oceánů → uvolnění methanu → vymírání druhů

 

5) Druhohory

• – trias (savci), jura (ptáci), křída
• – poměrně teplo, život všude
• – Pangea se rozpadá
• – Alpinské vrásnění
• – rozvoj nahosemenných rostlin, hlavně cykasy, tráva nebyla
• – z plazů se vyvíjejí dinosauři
• – plazi dlouhý život
• – ryby ze sladkých migrují do slaných vod
• – řasy produkují O2
• konec druhohor → vymření – na zem dopadl meteorit

 

6) Třetihory

• – neogén, paleogén
• – ochlazení
• – vývoj krytosemenných rostlin
• – velké množství savců
• – vrchol alpinského vrásnění
• – dravci, ptáci
• – stepi
• – první předchůdce člověka

 

7) Čtvrtohory

• – postupné oteplování, ale i doby ledové

 

ANTROPOGENEZE

Hominizace

• → vývojové změny prokazatelné na kostře člověka – odlišení od opic
• páteř → dvojesovité zakřivení → hmotnost všech vnitřních orgánů → pánev se rozšířila, průřez hrudníku oválný, posunutí lebky → týlní otvor zezadu dolů, menší nadočnicové oblouky, výraznější nosní kosti, změna hybnosti kloubů, dolní končetiny delší než horní, motorika svalů → špetka; klenba na noze péruje → snižují se otřesy mozku, trup jemnější → vaříme a jíme snazší potravu → zmenšilo se střevo, vznik brady

 

Sapientace

• – vyznačuje se vývojem mozku → zvětšování mozkové části lebky
• → vývoj řeči

 

Sahelanthropus Tchadensis

• – 6,8 – 7,2 mil let
• – střední Afrika
• – 6 jedinců, 9 vzorků se našlo
• – možná bipední
• Orrorin tugenesis
• – 5,1 -6,8 mil let
• – Afrika

 

Ardipithecus – na nohou protichůdný palec

a) rhamidus → 4,4 – 5 mil let, Afrika, 45% samice, 115 nálezů, 36 jedinců

b) kadabba → víc nálezů, podobá se australophytekům, 5-6 mil

 

Australophytecus afarensis

• a) robustní – hl. Rostliny, nevede k nám
• b) gracielní – spíš k nám, masožravý
• – východní a jižní Afrika, typická bipedie, Lucy – velká část kostry – ??? pro oba? Nebo jen gracielní??? doplnit

 

Homo Habilis

• – 3 – 1,5 mil let
• – východní Afrika, pobýval tam spolu s Australophitecem, byli i stejně vysocí
• – měl mohutné nadočnicové oblouky, člověk zručný – používal kamenné nástroje (nebyl ale první) a koexistoval s Homo Erectus

 

Homo erectus

• – migroval až do Asie a Indonésie, byl schopen stavět plavidla, měl masivnější trup, delší střeva (rostlinná potrava),
• – vysocí 180 cm, byli tam dlouho → křížili se s Homo sapiens, zmnožení potních žláz a redukce ochlupení

 

Homo floresiens

• – hobit, pobývali na ostrově Flores

 

Neandrtálec

• – v Evropě, koexistoval s homo sapiens
• – velký nos, kratší končetiny (adaptace na chlad), řeč, pohřbívali své mrtvé, umění, lépe snášel bolest, sošky

 

Homo sapiens