Livsbiologi

Evolusjon og livets historie på jorden

arvbarhet

Bevisene er overveldende at alt liv på jorden har utviklet seg fra vanlige forfedre i en ubrutt kjede siden opphavet. Darwins evolusjonsprinsipp er oppsummert med følgende fakta. Alt liv har en tendens til å øke: flere organismer blir unnfanget, født, klekket, grodd fra frø, grodd fra sporer eller produsert ved celledeling (eller på andre måter) enn det muligens overlever. Hver organisme som er produsert på denne måten varierer, men lite, på en målbar måte fra sine pårørende. I et gitt miljø til enhver tid vil de variantene som er best egnet for det miljøet, ha en tendens til å etterlate mer avkom enn de andre. Avkom ligner sine forfedre. Variante organismer vil etterlate avkom som seg selv. Derfor vil organismer avvike fra sine forfedre med tiden. Begrepet naturlig seleksjon er kortfattet for å si at alle organismer ikke overlever for å etterlate avkom med samme sannsynlighet. De som er i dag i dag, er blitt valgt ut i forhold til lignende som aldri overlevde eller forplantet. Alle organismer på jorden i dag er like utviklet siden alle deler de samme gamle originale forfedrene som sto overfor utallige trusler for å overleve. Alle har vedvart siden for omtrent 3,7 til 3,5 milliarder år siden under den arkeiske Eon (for 4 til 2,5 milliarder år siden), produkter fra den store evolusjonsprosessen med dens identiske molekylærbiologiske baser. Fordi jordas miljø er så variert, skiller de spesielle detaljene i enhver organisms evolusjonshistorie seg fra omgivelsene til en annen art til tross for kjemiske likheter.

konvergens

Overalt er jordens miljø heterogent. Fjell, hav og ørkener får ekstreme temperaturer, luftfuktighet og vanntilgjengelighet. Alle økosystemer inneholder forskjellige mikromiljøer: oksygenutarmet oseanisk oser, sulfid- eller ammoniakkrik jord, for eksempel mineraltrekk med høyt radioaktivitetsinnhold, eller kokende organiske rike kilder. Foruten disse fysiske faktorene, involverer miljøet til enhver organisme de andre organismer i omgivelsene. For hver miljøtilstand er det en tilsvarende økologisk nisje. Variasjonen av økologiske nisjer som er befolket på jorden er ganske bemerkelsesverdig. Selv våte sprekker i granitt er fylt med "bergspisende" bakterier. Økologiske nisjer i livets historie har blitt fylt uavhengig flere ganger. For eksempel, ganske analogt med den ordinære mammale ulven fra morkaken var buksevulgen, tylakinen (utdødd siden 1936) som bodde i Australia; de to rovdyrene har påfallende likhetstrekk i fysisk utseende og atferd. Den samme strømlinjeformede formen for høyhastighets marin bevegelse utviklet seg uavhengig minst fire ganger: i Stenopterygius og andre mesozoiske reptiler; i tunfisk, som er fisk; og i delfiner og seler, som er pattedyr. Konvergent evolusjon i hydrodynamisk form oppstår fra det faktum at bare et smalt utvalg av løsninger på problemet med høyhastighets marin bevegelse av store dyr eksisterer. Øyet, en lysreseptor som lager et bilde, har utviklet seg uavhengig mer enn to dusin ganger ikke bare hos dyr på jorden, men hos protister som dinomastigoten Erythropsodinium. Tilsynelatende løyser strukturer best mulig problemet med visuell innspilling. Der fysikk eller kjemi etablerer en mest effektiv løsning på et gitt økologisk problem, vil evolusjon i distinkte avstamninger ofte ha en tendens til lignende, nesten identiske løsninger. Dette fenomenet er kjent som konvergent evolusjon.

Spontan generasjon

Til slutt er livet en materiell prosess som oppsto fra et ikke-levende materialsystem spontant - og minst en gang i den fjerne fortid. Hvordan livet oppsto diskuteres nedenfor. Likevel kan det ikke siteres noe bevis for spontan generasjon nå. Spontan generasjon, også kalt abiogenese, den hypotetiske prosessen som levende organismer utvikler seg fra ikke-levende materie, må avvises. I følge denne teorien ble det antatt at biter av ost og brød pakket inn i filler og ble liggende i et mørkt hjørne å produsere mus, fordi det etter flere uker dukket opp mus i fillerne. Mange trodde på spontan generasjon fordi det forklarte slike forekomster som magger som svermer på råtnende kjøtt.

Ved 1700-tallet hadde det blitt tydelig at planter og dyr ikke kunne produseres av ikke-levende materiale. Opprinnelsen til mikroorganismer som gjær og bakterier ble imidlertid ikke helt bestemt før den franske kjemikeren Louis Pasteur på 1800-tallet beviste at mikroorganismer reproduserer, at alle organismer kommer fra eksisterende organismer, og at alle celler kommer fra eksisterende celler. Så hvilke bevis er det for det tidligste livet på jorden?