5.3 Postanak i razvoj života na Zemlji

Pitanje koje golica maštu mnogih ljudi je “Postoji li život izvan Zemlje?”. Postanak života na Zemlji prožet brojnim neodgovorenim pitanjima.
Poznato je da ima veze s kemijom spojeva ugljika i vode. 
Donedavno je bilo vrlo upitno mogu li organski spojevi ugljika uopće spontano nastati u uvjetima izvan ekosustava Zemlje
Otkrića naprednih svemirskih teleskopa ukazala su na nešto nevjerojatno. 

• Međuzvjezdani prostor, za koji se mislilo da se sastoji većinom od atoma vodika i helija, vrvi kemijskim spojevima. 
• Danas je poznato više od 200 kemijskih spojeva u Svemiru.
• Većina tih kemijskih spojeva su organski spojevi, spojevi ugljika. 

Prisutnost organskih spojeva, spojeva ugljika, ukazuje na veliku mogućnost razvoja života na mjestima izvan Zemlje.

Slika 5.3.1.: Svemirski teleskop James Webb novi je teleskop koji će nakon lansiranja u 2021. godini biti novi Hubbleov nasljednik. To je trenutno najnapredniji izrađeni teleskop koji će moći mnogo preciznije otkrivati prisutnost različitih kemijskih spojeva na udaljenim planetima i možda odgovoriti na pitanje života izvan Zemlje.

Znanstvenici pretpostavljaju da svi organizmi na Zemlji imaju jednog zajedničkog pretka. 
Svi organizmi dijele staničnu strukturu i mnoge metaboličke putove.
Gotovo je nemoguće da se život pojavi dva puta s tim identičnim složenim karakteristikama. 
 

Istraživanja pokazuju da je Zemlja stara oko 4.5 milijardi godina.
U samom početku svog postojanja Zemlja je sadržavala drastično drugačije uvjete nego danas. 

• Zemljina atmosfera bila je bez molekulskog kisika - reaktivnog elementa koji lako stvara veze s drugim elementima. 
• Atmosfera se sastojala uglavnom od vodene pare, molekula dušika, ugljikova(IV) oksida i molekula vodika. 
• Zbog nedovoljno snažne gravitacije Zemlja nije uspjela do danas zadržati molekule vodika u atmosferi. 
• Temperature u atmosferi su u samom početku bile više od 100 °C.
• Postupnim hlađenjem planeta kondenzirala se vodena para, a obilnim kišama ispunili Zemljini oceani. 

Navedeni uvjeti na Zemlji ne podržavaju život kakav danas poznajemo.
Opisani uvjeti pogodni su za kemijske reakcije potpuno drugačije od onih koje su uobičajene danas. 
Za nastanak života na Zemlji bili su ključni spojevi ugljika i voda. 

• Ugljik daje mogućnost stvaranja gotovo neiscrpnog broja različitih spojeva koji onda mogu obavljati različite zadaće. 
• Voda je otapalo u kojem se odvijaju sve kemijske, metaboličke reakcije organizama na Zemlji.

Sintezi brojnih spojeva ugljika pomogla je i povišena temperatura praoceana i praatmosfere koja potiče gibanje molekula i njihovu interakciju. 
Velika količina zračenja, ponajviše UV spektra nosi velike količine energije koje potiču različite kemijske reakcije. 
Tektonske ploče Zemlje tek su bile oblikovane i zbog toga su bili česti snažni potresi i velike erupcije vulkana.
 

Slika 5.3.2.: Zbog velikih atmosferskih turbulencija i čestih erupcija, višak energije se izbacivao električnim pražnjenjem - munjama. Na površinu Zemlje su učestalo padali i meteoriti, nastali u tek formiranom Sunčevu sustavu.

Podrijetlo života na Zemlji još uvijek nije poznato.
Znanstvenici su na temelju mnogih pokusa razradili moguće faze njegova nastanka. 
Takav mogući slijed nastanka sve složenijih kemijskih spojeva koji završava nastankom žive stanice nazivamo kemijskom evolucijom ili abiogenezom. 
 

Najstariji dokazi života su fosili mikroorganizama stari oko 3.5 milijardi godina. 
Mnogi znanstvenici smatraju da je prvi život nastao i mnogo ranije.
Dokazi za raniji nastanak života na zemlji su uglavnom indirektni. 
Život je u svakom slučaju nastao relativno rano u povijesti Zemlje.
To saznanje ukazuje na to da bi život mogao nastati i drugdje u Svemiru uz pogodne uvjete.
 

Slika 5.3.3.: Najstariji fosili na Zemlji su mineralizirani mikrofosili prokariota. Na prerezu stijena koje zovemo stromatoliti vidljivi su slojevi fosiliziranih kolonija cijanobakterija zarobljenih unutar slojeva sedimenta.

Prvi organizmi na Zemlji bili su prokariotske građe.
Primitivne stanične membrane prvih organizama su omogućile da se osigura odijeljen prostor – citoplazma.
Uunutar citoplazme su očuvani specifični i kontrolirani uvjeti za metaboličke reakcije kakve danas poznajemo. 

• Pogledajte video u kojem je prikazan utjecaj prvih staničnih oblika na promjenu uvjeta u okolišu i na daljnji tijek razvoja života na Zemlji.
   

Pojavom višestaničnih oblika života stopa evolucije znatno se ubrzala. 

• Organizmi sa specijaliziranim stanicama i tkivima imaju mogućnost višestruko mnogo novih prilagodbi. 
• Svaka nova prilagodba je zatim temelj za brojne nove nadogradnje i razvoj brojnih novih vrsta. 

Najznačajniji primjer je bila kambrijska eksplozija 

• koja se dogodila prije oko 540 milijuna godina i 
• tijekom koje su se pojavile sve glavne skupine životinja. 

Od tog trenutka pa do danas, biološka raznolikost životinja je u konstantnom rastu.

• uvjeti na ranoj Zemlji bili su drugačiji nego su danas: uzavrela temperatura i velike količine zračenja omogućile su stvaranje mnogih jednostavnih organskih spojeva u atmosferi bez kisika
• prve stanice nastale su prije barem 3.5 milijardi godina
• organizmi su tijekom povijesti Zemlje drastično utjecali na promjene uvjeta života
• tijekom povijesti života dogodilo se pet velikih izumiranja zbog drastičnih promjena uvjeta u okolišu