KORAI FÖLD: FELTÉTELEK ÉS AZ ÉLET KEZDETE - BIOLÓGIA - 2026

Az Primitív Föld olyan kifejezés, amely arra utal, hogy mi volt a bolygónk az első 1000 millió éve fennállása során. Ez a szakasz a Hadic Aeont (4600–4000 Ma) és az Archaikus Aeon (4000–2,500 Ma) eoarchikus korát (4000–3 600 Ma) foglalja magában. A geológiában a Ma rövidítés (latinul, mega annum) milliókat jelent a jelen előtt.

A hadídi, archaikus és proterozoikus ajonok (2500–542 Ma) alkotják a prekambrist, a sziklákra utalva, amelyek a kambriumi korszak előtt képződtek. A prekambriai alosztás nem formális stratigráfiai egységek, és tisztán kronometrikusan vannak meghatározva.

Forrás: pixabay.com

Az primitív föld kialakulása

Az univerzum eredetének legszélesebb körben elfogadott magyarázata a Nagyrobbanás elmélete, amely szerint az Univerzum a nullával megegyező kezdeti térfogatról (az anyag egy pillanat alatt egy helyre koncentrálódik, amelyet „szingularitásnak” nevezünk) kibővült hatalmas mennyiséget ért el 13,7 milliárd évvel ezelőtt.

Az Univerzum már majdnem 9 milliárd éves volt, amikor 4.567 millió évvel ezelőtt kialakult a Naprendszerünk és a Korai Föld. Ez a nagyon pontos becslés a meteoritoknak a Naprendszerbe nyúló radiometrikus rangsorán alapul.

A Napot a csillagközi közeg gázrégiójának összeomlása képezte. Az anyag tömörítése okozza a magas hőmérsékletet. A forgó gáz- és porkorong primitív napenűr-kört alkotott, ahonnan a Naprendszer alkotóelemei származnak.

A korai Föld kialakulása a "bolygóképződés standard modelljével" magyarázható.

A kozmikus por felhalmozódási ütközések útján halmozódik fel, először a kis égi testek között, majd a 4000 kilométer átmérőjű embrionális bolygók között, végül kis számú nagy bolygótestet között.

A primitív föld körülményei

Régi története során a korai Föld óriási változásokon ment keresztül környezeti állapotában.

A kezdeti feltételek, amelyek infernálisnak minősülnek, teljesen ellenségesek voltak az élet minden formája számára. Kiemelkednek azok a hőmérsékletek, amelyek miatt az összes földi anyag a magma-tenger részévé vált, a meteoritok, az aszteroidák és a kis bolygók bombázása, valamint a napszél által okozott halálos ionizált részecskék jelenléte.

Ezt követően a primitív Föld lehűlt, lehetővé téve a földkéreg, a folyékony víz, a légkör és a fizikai-kémiai körülmények megjelenését, amelyek kedvezőek az első szerves molekulák megjelenésére, és végül az élet eredetére és megőrzésére.

Hadic Aeon

A Hadic Aeon ismerete kis számú (4,031 és 4,0 Ma között felállított) szárazföldi kőminták elemzéséből származik, kiegészítve a meteoritok és más égi anyagok vizsgálatán alapuló következtetésekkel.

Röviddel a Föld kialakulása után, már a hadi aeonban, egy utolsó nagy akkord ütközés történt a Mars méretű égitesttel. Az ütés energiája a Föld nagy részét megolvasztotta vagy elpárologtatta.

A hűtés és a gőz felhalmozódása következtében létrejött a Hold. A megolvadt anyag, amely a Földön maradt, a magma óceánt képezte.

A Föld folyékony fémből készült magja a mágia óceánjának mélyéből származik. A földkéregből származó olvasztott kovasav képezte az óceán felső rétegét. E szakasz nagy dinamizmusa a mag, a köpeny, a földkéreg, a protoceano és a légkör differenciálódásához vezetett.

4568 és 4,4 Ma között a Föld ellenséges volt az életre. Nem voltak kontinensek vagy folyékony víz, csak a májának óceánja volt, amelyet a meteoritok intenzíven bombáztak. Ebben az időszakban azonban megindultak az élet kialakulásához szükséges kémiai-környezeti feltételek kialakulása.

Eoarchikus volt

Az élet általában feltételezhető, hogy a hadi aeon és az eoarchikus korszak közötti átmenet valamilyen pontján származik, noha nem ismert, hogy mikroszkópok bizonyítják ezt.

Az eoarchikus korszak a földkéreg kialakulásának és megsemmisítésének időszaka volt. A legrégibb Grönlandon található sziklaképződmény 3,8 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. Vaalbará, a Föld első szuperkontinense, 3,6 milliárd évvel ezelőtt jött létre.

Az eoarchikus korszak alatt, 3 950 és 3870 Ma között a Föld és a Hold rendkívül intenzív meteorit bombázást szenvedett, amely 400 millió évig tartó nyugalmi időszakot zárt be. A Hold-kráterek (kb. 1700, átmérőjük meghaladja a 20 km-t; 15-es átmérője 300–1200 km) a bombázás legszembetűnőbb eredménye.

A Földön ez a bombázás megsemmisítette a földkéreg nagy részét, és az óceánok felforrósodott, és az egész élet meghalt, kivéve valószínűleg bizonyos baktériumokat, valószínűleg a magas hőmérséklethez alkalmazkodó extremofileket. A földi élet a kihalás szélén volt.

Prebiotikus folyamatok

A 20. század második évtizedében Aleksandr Oparin orosz biokémikus azt javasolta, hogy az élet olyan környezetben keletkezzen, mint a Primitív Föld, kémiai evolúción keresztül, amely eredetileg egyszerű szerves molekulák megjelenéséhez vezetett.

A légkört olyan gázokból (vízgőz, hidrogén, ammónia, metán) alkották, amelyek az ultraibolya sugárzás hatására gyökökhöz disszociálódtak volna.

Ezeknek a gyököknek a rekombinációja szerves vegyületek zuhanyozását eredményezte, és elsődleges táptalajt képez, amelyben a kémiai reakciók olyan repülésre képes molekulákat eredményeztek.

1957-ben Stanley Miller és Harold Urey forró vizet és elektromos szikráknak kitett Oparin-gázkeveréket tartalmazó készülék felhasználásával bizonyította, hogy kémiai fejlődés bekövetkezhet.

Ez a kísérlet egyszerű vegyületeket állított elő az élőlényekben, ideértve a nukleinsavbázisokat, az aminosavakat és a cukrokat.

A kémiai evolúció következő lépésében, amelyet szintén kísérletileg újra létrehoztak, az előző vegyületek összekapcsolódtak volna polimerek előállításával, amelyek aggregálódtak protobiontumok képződése céljából. Ezek nem replikálódnak, de féligáteresztő és gerjeszthető membránokkal rendelkeznek, mint az élő sejtek.

Az élet eredete

A protobiontok élőlényekké váltak volna, ha megszerezték a szaporodási képességüket, genetikai információjukat továbbadva a következő generációnak.

A laboratóriumban a rövid RNS polimerek kémiai úton szintetizálhatók. A protobiontokban jelen lévő polimerek között RNS-nek kellett lennie.

Amikor a magma megszilárdult, megindítva a primitív földkéreg kialakulását, a sziklák eróziós folyamata agyagot hozott létre. Ez az ásványi anyag adszorbeálhat rövid RNS-polimereket hidratált felületein, sablonként szolgálva a nagyobb RNS-molekulák képződéséhez.

A laboratóriumban azt is kimutatták, hogy a rövid RNS polimerek enzimekként működhetnek, katalizálva a saját replikációjukat. Ez azt mutatja, hogy az RNS-molekulák replikálódtak a protobiontokban, végül származó sejtekben, enzimek nélkül.

A protobiontok RNS-molekuláinak véletlenszerű változásai (mutációk) olyan variánsokat hoztak létre, amelyeken a természetes szelekció működhetne. Ez lett volna az evolúciós folyamat kezdete, amely a Föld minden életének kialakulását eredményezi, a prokariótáktól a növényekig és gerincesekig.

Irodalom

1. Barge, LM 2018. A bolygón belüli környezetek figyelembevétele az élettudományok eredetén. Nature Communications, DOI: 10.1038 / s41467-018-07493-3.
2. Djokic T., Van Kranendonk, MJ, Campbell, KA, Walter, MR, Ward, CR 2017. Az élet legkorábbi jelei a földön, kb. 3.5 Ga forró források. Nature Communications, DOI: 10.1038 / ncomms15263.
3. Fowler, CMR, Ebinger, CJ, Hawkesworth, CJ (szerk.). 2002. A korai Föld: fizikai, kémiai és biológiai fejlődés. Geológiai Társaság, Különleges Publikációk 199, London.
4. Gargaud, M., Martin, H., López-García, P., Montmerle, T., Pascal, R. 2012. Fiatal Nap, a korai föld és az élet eredete: az asztrobiológiai órák. Springer, Heidelberg.
5. Hedman, M. 2007. Minden kora - a tudomány feltárja a múltot. University of Chicago Press, Chicago.
6. Jortner, J. 2006. Az élet kialakulásának feltételei a korai földön: összefoglaló és reflexiók. A Royal Society filozófiai tranzakciói, B, 361, 1877–1891.
7. Kesler, SE, Ohmoto, H. (szerk.). 2006. A korai légkör, a hidroszféra és a bioszféra evolúciója: az érclerakódásokkal kapcsolatos korlátozások. Amerikai Geológiai Társaság, Boulder, Memoir 198.
8. Lunine, JI 2006. Fizikai feltételek a korai Földön. A Royal Society filozófiai tranzakciói, B, 361, 1721–1731.
9. Ogg, JG, Ogg, G., Gradstein, FM 2008. A tömör geológiai idő skála. Cambridge, New York.
10. Rollinson, HR 2007. Korai földi rendszerek: geokémiai megközelítés. Blackwell, Malden.
11. Shaw, GH 2016. A Föld korai légköre és óceánjai, valamint az élet eredete. Springer, Cham.
12. Teerikorpi, P., Valtonen, M., Lehto, K., Lehto, H., Byrd, G., Chernin, A. 2009. A fejlődő világegyetem és az élet eredete - kozmikus gyökereink keresése. Springer, New York.
13. Wacey, D. 2009. Korai élet a Földön: gyakorlati útmutató. Springer, New York.
14. Wickramasinghe, J., Wickramasinghe, C., Napier, W. 2010. Üstökösök és az élet eredete. World Science, New Jersey.