Хронология13.77 млрд.—50000 гг. до н. э.13.77 млрд. — 195 млн. гг. до н. э.

Сообщение Опубликовано » 24 дек 2015, 17:35, последние изменения » 17 авг 2017, 18:48




13.77—4.5 млрд. гг. до н. э. Возникновение Вселенной


Возникновение Вселенной - гравитационные волны гипотетически возникают из космической инфляции, быстрее, чем скорость света расширения сразу после Большого взрыва.

К возможным сценариям развития Вселенной причисляют повторный Большой разрыв. В критический момент сила расширения возобладает над гравитационной, удерживающей вместе скопления галактик и звезд.
По современным научным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,77 ± 0,059 миллиардов лет назад из некоторого начального сингулярного состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание, считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 1032 К (Планковская температура) и плотностью около 1093 г/см³ (Планковская плотность). Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам. Приблизительно через 10−35 секунд после наступления Планковской эпохи (Планковское время — 10−43 секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии некоторого времени температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи, которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в излучение.

Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу — образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии). После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.


Источники:

Эволюция Вселенной. Google


4.5 млрд. г. до н. э. Формирование планеты Земля


— — — — — — — — — — — — — 

4,54 миллиарда лет назад из аккреционного диска, вращающегося вокруг Солнца, формируется Земля. Бо́льшая часть Земли была расплавленной из-за активного вулканизма и частых столкновений с другими космическими объектами. Предполагается, что одно из таких крупных столкновений привело к наклону земной оси и формированию Луны. Со временем такие космические бомбардировки прекратились, что позволило планете остыть и образовать твёрдую кору. Вулканическая дегазация создала первичную атмосферу, но в ней почти не было кислорода и она была бы токсичной и не возможной для жизни людей из современного мира. Доставленная на планету кометами и астероидами вода сконденсировалась в облака и океаны. Вода полна химических и органических элементов. Земля стала, наконец, гостеприимной для жизни, а самые ранние её формы обогатили атмосферу кислородом.


Источники:

История Земли. Google
История животного мира с Дэвидом Аттенборо. 2013—2014


4.5—3.8 млрд. гг. до н. э. Мир РНК




Гипотетический этап возникновения жизни на Земле, когда как функцию хранения генетической информации, так и катализ химических реакций выполняли ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот. Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь, обособленная мембраной от внешней среды.

Способность молекул РНК к эволюции была наглядно продемонстрирована в ряде экспериментов. Ещё до открытия каталитической активности РНК такие эксперименты проводили Лесли Оргел с коллегами в Калифорнии. Они добавляли к пробирке с РНК яд – бромид этидия, ингибирующий синтез РНК. Сначала темп синтеза был замедлен ядом, но примерно после девяти «пробирочных поколений» эволюции в процессе естественного отбора вывелась новая порода РНК, стойкая к яду. Путём последовательного удвоения доз яда была выведена порода РНК, стойкая к очень высоким его концентрациям. Всего в эксперименте сменилось 100 пробирочных поколений (и намного больше поколений РНК, т.к. поколения сменялись и внутри каждой пробирки). Хотя в этом эксперименте РНК-репликаза добавлялась в раствор самими экспериментаторами, Оргел обнаружил, что РНК способны и к спонтанному самокопированию, без добавления фермента, правда, намного медленнее.

Дополнительный эксперимент был позже проведён в лаборатории немецкой школы Манфреда Ейгена. Он обнаружил спонтанное самозарождение молекулы РНК в пробирке с субстратом и РНК-репликазой. Она была создана постепенно нарастающей эволюцией.

Эти эксперименты доказывают, что первым молекулам РНК не нужно было обладать достаточно хорошими каталитическими свойствами. Они развились потом в ходе эволюции под действием естественного отбора.


Источники:

Мир РНК. Google
История животного мира с Дэвидом Аттенборо. 2013—2014


3.8—3.5 млрд. гг. до н. э. LUCA — Last Universal Common Ancestor


Кладограмма, построенная на основе анализа рРНК. Показывает связь бактерий, архей и эукариот с последним всеобщим предком (обозначен чёрным стволом внизу дерева)

Последний универсальный общий предок — ближайший общий предок всех ныне живущих на Земле живых организмов. Жил предположительно 3,8—3,5 млрд лет назад [1].

Характерные черты

Сформулированы на основе черт, свойственных всем независимо существующим организмам на Земле.

  • Генетическая информация основана на ДНК.

  • ДНК состоит из четырёх нуклеотидов (аденин, гуанин, тимин, цитозин).

  • Генетический код составляют состоящие из трёх нуклеотидов кодоны, образуя 64 различных триплета. Поскольку используется только 20 аминокислот, то разные кодоны кодируют одни и те же аминокислоты. Такое соответствие случайно и существует как среди эукариотов, так и прокариотов. Археи и митохондрии используют похожее кодирование с небольшими отличиями.

  • ДНК остаётся состоящей из двух нитей благодаря зависимости от шаблона ДНК-полимеразы.

  • Целостность ДНК обеспечивается группой обслуживающих ферментов, включая топоизомеразу, ДНК-лигазу и другие ферменты репарации ДНК. Помимо этого ДНК защищена связывающими её белками, таким как гистоны.

  • Генетическая информация отображается через промежуточные РНК, состоящие из одной нити.

  • РНК производится зависимой от ДНК РНК-полимеразой с использованием нуклеотидов, сходных с нуклеотидами ДНК, за исключением тимидина ДНК, вместо которого в РНК служит уридин.

  • Генетическая информация отображается в белки. Все другие свойства организма (такие как синтез липидов или углеводов) — результат работы белков-ферментов.

  • Белки собираются из свободных аминокислот, путём трансляции мРНК с помощью рибосом, тРНК и группы родственных белков.

  • Рибосомы составлены из двух субъединиц, большой и малой.

  • Каждая субъединица рибосомы включает ядро рибосомных рибонуклеиновых кислот и окружена рибосомными белками.

  • Молекулы РНК (рРНК и тРНК) играют важную роль в каталитическом действии рибосом.

  • Используется только 20 аминокислот, это лишь малая часть от бесчисленного множества нетипичных аминокислот. Используются только L-изомеры.

  • Аминокислоты должны синтезироваться из глюкозы группой особых ферментов. Направления синтеза являются произвольными и сохраняющимися.

  • Возможно использование глюкозы как источника энергии и углерода. Для этого используются D-изомеры.

  • Гликолиз идёт по пути произвольного расщепления.

  • АТФ используется как переносчик энергии.

  • Клетка окружена клеточной стенкой состоящей из двойного липидного слоя — грамотрицательного типа.

  • Внутри клетки концентрация натрия ниже, а калия — выше, чем снаружи. Отклонение поддерживается особенным ионным насосом.

  • Клетка размножается путём репродуцирования всего своего содержания, за этим следует деление клетки.


Предположения

В конце 1970-х годов Карл Вёзе предложил трехдоменную классификацию организмов. Полагая, что представители первой из выделенных им групп прокариот могут быть более древними, чем собственно бактерии, Вёзе назвал их архебактериями, или археями. Это утверждение было подкреплено тем, что все известные археи обладали крайне высокой устойчивостью к экстремальным состояниям окружающей среды, таким как высокая солёность, температура и кислотность, и привело некоторых учёных к предположению, что последний всеобщий предок развивался в таких местах, как чёрные курильщики, где такие крайности господствуют поныне. Однако впоследствии он пришёл к выводу о том, что обе группы произошли от общего предка и предложил термин «прогенот» для обозначения примитивной предковой формы. Кроме того, были открыты археи, существующие в менее враждебных средах, на основе чего был сделан вывод, что последний всеобщий предок предпочитал температуры, не превосходящие 50 °C.

Возможно, что все современники последнего всеобщего предка вымерли и до сегодняшнего дня дошло только его генетическое наследство. Или, как было предложено Карлом Вёзе, возможно, никакой из отдельных организмов не может рассматриваться в качестве последнего всеобщего предка, но генетическое наследие всех современных организмов произошло посредством горизонтального переноса генов среди древнего сообщества организмов.


Заблуждения

Вопреки заблуждениям, последний универсальный предок не является:

  1. Первым когда-либо существовавшим организмом (его появлению предшествовала долгая эволюция, согласно теории РНК-мира, первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК).

  1. Самым примитивным из возможных организмов.

  1. Единственным существом, жившим в то время на Земле.


Вместе с последним всеобщим предком жило множество похожих на него существ, но в силу закономерных статистических обстоятельств именно он оказался ближайшим общим предком всех современных существ. В этом формальном отношении этот предок схож с «митохондриальной Евой», которая не была ни первой, ни единственной, ни самой примитивной, ни самой «приспособленной» из своих сородичей — ранних африканских Homo sapiens.


Источники:

[1] A formal test of the theory of universal common ancestry. Theobald 2010


3.8—2.5 млрд. гг. до н. э. Протоклетки и клетки


— — — — — — — — — — — — — 

Химические атомы соединяются в точной и необходимой последовательности, создавая прослойку из генетических материалов. Воспроизводство таких организмов требовало ресурсов: энергии, пространства и крохотного количества материи, которых вскоре стало не хватать, что привело к соперничеству и естественному отбору, который выбирал те молекулы, которые более эффективны в воспроизводстве. Затем основной воспроизводящейся молекулой стала ДНК.

Архаичный геном вскоре развил внутренние мембраны, которые предоставили стабильную физическую и химическую среду для более благоприятного развития в дальнейшем, создав первую на нашей планете Протоклетку!

Переходя от одного поколения к другому, гены подталкивают клетки к размножению, таким образом, гарантируя выживание. И в следующие 2 миллиарда лет эти клетки будут единственной формой жизни на земле. Но, однажды, случайное действие изменило всё – две клетки соединились в одну, объединив свои гены, и после этого клетка клонировала себя. Этот отпрыск имел гены не одной, а двух клеток – двух родителей. Мы называли эту случайность - секс. Секс предоставляет разнообразие. Но не всё идёт ровно, и когда клетки размножаются, их гены смешиваются и делятся внутри. Клетки мутируют и мутация усложняется. Разница в клетках возрастает. И таких клеток становиться всё больше. Формируются различные виды. И древо жизни разделяется на миллиарды видов. Но только один из которых, приведёт к нам.


Источники:

История Земли. Google
История животного мира с Дэвидом Аттенборо. 2013—2014


2.5 млрд. — 195 млн. гг. до н. э. Животные


— — — — — — — — — — — — — 

Далее, эволюция первых животных проходит путь от морских губок до мелких млекопитающих типа Hadrocodium.


Источники:

Эволюция. Google
История животного мира с Дэвидом Аттенборо. 2013—2014



cron