Prekambrisk liv Time 4

Hvordan definere liv? Minimumskrav: Metabolisme – reproduksjons kriteriet Må kunne reprodusere Organismen må ha varig liv som art Må ha metabolisme Sikre artens kortsiktige liv som kjemisk system Livsbetingelser: Beskytelse mot ultra-fiolet stråling/solvind Fri O2 i atmosfæren, dannelse av ozone (O3) Tilgjengelig oxygen for respirasjon Flytende vann

Nødvendige forutsetninger for liv Tilgang til aktuelle elementer for dannelse av organiske forbindelser Vanndamp H2O, N2, CO2, ?CH4, NH3 som danner monomerer som feks. aminosyrer Energikilde Ultrafiolett stråling, lynnedslag

Millers forsøk ca 1950 Han syntetiserte aminosyrer ved å sirkulere gasser av antatt tidligjordsammensetning i et lukket glassystem og utsatte blandingen for gnister (lyn) Flere aminosyrer ble dannet, senere er alle vesentlige aminosyrer dannet på denne måten

Protobionter Disse er samlinger av monomerer og kan ”reprodusere” De er i grenseland mellom uorganiske forbindelser og liv

Kjemiske – biokjemiske indikasjoner Protobionter – I et dehydrering/varme eksperiment danner aminosyrer kjeder av protenoider - protobionter. Disse kan metabolisere Selvgenerering – Det er ikke klart hvordan dette oppsto. Sansyneligvis startet det med RNA som er selvgenererende uten hjelp av ensymer. DNA kan ikke selvgenerere uten hjelp av ensymer

Alternativ start på livet Submarine hydrothermale ventiler De opptrer på flankene av Midt-Oseaniske Rygger De sender ut varme væsker rikt på oppløste metaller og svovel Noen av disse ventilene har vist seg å støtte kjemosyntetmetabolisme av bakterier som danner første ledd i næringskjeden for samfunn av ormer-krabber-sjøanemoner og muslinger

Kan livet ha startet i Submarine hydrothermale ventiler Aminosyrer er funnet i hydrotermale væsker Polymerisasjon kan ha forekommet på leirpartikler Dette betyr at det ikke er nødvendig med atmosfærisk beskyttelse av UV stråling eller fri O2

Grenseformer Mikrosfærer er enkle organiske molekyler som dannes spontant og viser større organisasjonell kompleksibilitet enn andre uorganiske objekt, men de regnes som styrt av kjemiske prosesser og er altså IKKE liv Virus oppfører seg som liv i en vertscelle, men utenom vertscellen verken reproduserer de eller har metabolisme De består av en bit genetisk materiale (RNA) lagret i en proteinkapsel

Indikasjoner på svært tidlig liv Grafitt konsentrasjoner – grafitt er et mineral av rent karbon som finnes i de eldste kjente sedimentære avleiringer Arkeiske grafitter har samme karbonisotopforhold som dagens biologiske system

Tegn på liv 3.5 milliarder: Antagelig stromatolitter (Australia) 3.0 milliarder: Stromatolitter (Australia) MEN dette er spor etter fotosyntetiserende organismer og etter all sannsynlighet må enklere IKKE fotosyntetiserende former ha eksistert tidligere

Snøballjord-teorien The Snowball Earth Namibia Snøballjord-teorien The Snowball Earth Kalkstein Observasjon: Glasiale sediment avsatt ved paleo-ekvator er direkte overlagt av kalksteiner Tillitter Fra Illustrert Vitenskap 2000

Snøballjord-teorien The Snowball Earth Superkontinent ved ekvator Hvis polar glasiasjon overstiger en terskelverdi så er den selvforsterkende Global glasiasjon Stor vulkansk CO2 produksjon  Drivhuseffekt

Snøballjord-teorien betydning for livets utvikling Snøballverdenen var i senprekambrium Alt liv ble da ”slettet” med unntak av visse former Hydrotermale ventiler Ekstreme ørkenformer Ikke okygenbrukende marine former Eksplosiv utvikling av liv ved optimale temperaturforhold og åpne økologiske nisjer

Prokaryot uten cellekjerne Bakterier Cyanobakterier Fra Wicander & Monroe 2000

Arkeiske mikrofossiler Prokaryoter Lignende strukturer fra Grønland har vist seg å være uorganiske strukturer, og IKKE celler Fra Wicander & Monroe 2000

Mikro-organismer Bakterier, virus og encellete dyr De veier samlet mer enn halvparten av alle levende organismer De kan ikke sees uten forstørrelse Meget hetrogene grupper med mange overgangsformer

Eukariot med cellekjerne fra ca ?800 My Cellen har cellekjerne med genetisk materiale og organeller som mitokondrier og plastider Plantecellene har også klorofyll Fra Wicander & Monroe 2000

Celle med celle-organeller En teori for dannelse av eukaryotiske celler omfatter folding og inkorporering av materiale Fra Wicander & Monroe 2000

Nålevende ”en og flercellede” organismer Denne består av 4 like celler som hver kan danne en ny koloni Denne har spesialiserte celler og har dermed tatt spranget fra encellet til flercellet organisme Fra Wicander & Monroe 2000

Sen proterozoiske mikrofossiler Eukaryotiske organismer Akritarker cyster av alger Algecyste Fra Wicander & Monroe 2000

Stromatolitter Matter Matter av cyanobacterier eller blå-grønne alger. Cyanobakteriene vokser opp gjennom slamlag og danner nye mattelag. Struktures kan være så gamle som 3.4 - 3.5 og filamenter som ligner cyanobacteria er funnet i Warrawoona Group i Western Australia og 2.8-3.0 My gamle bergarter i Sørafrika.

Cyanobakteriene De dannet jordas atmosfære

Stromatolitter Fra Wicander & Monroe 2000

Mikroorganismer Hovedsaklig fotosyntetiske Infusjonsdyr Amøber og foraminiferer Fra Gamlin & Vines 1988

                                                     Ediacara fauna Fra WWW 2001

Coelenterater (polyppdyr) fra Newfoundland Fra WWW 2001

Ediacara fauna 570 – 670 Ma Echinoderm? Polyppdyr/Coelenterat? Trilobitt? Fra Wicander & Monroe 2000

Andre senprekambriske former Sporfossiler (f.eks. i Sparagmitten ved Mjøsa) Sporfossil funnet fra 700 Ma Tidlige manetavtrykk funnet Ormer eller alger (Kina) fra 700 – 900 Ma Tidlige former kan ha hatt kitinskall

Senprekambriske fossilavtrykk avløses av kambriske skallbærende former MEN ----- de ikke skallbærende formene var fremdeles i overvekt i naturen (som i dag) Den kambriske biologiske eksplosjon var særlig en eksplosjon i opptreden av harde deler som kunne bevares som fossiler