Biologie vieții

Evoluția și istoria vieții pe Pământ

Ereditatea

Dovada este copleșitoare că toată viața de pe Pământ a evoluat de la strămoșii comuni într-un lanț neîntrerupt de la originea sa. Principiul evoluției lui Darwin este rezumat de următoarele fapte. Toată viața tinde să crească: mai multe organisme sunt concepute, născute, eclozate, germinate din semințe, încolțite din spori sau produse prin diviziunea celulară (sau prin alte mijloace) decât pot supraviețui. Fiecare organism astfel produs variază, oricât de puțin, într-un fel măsurabil de rudele sale. În orice mediu dat la un moment dat, acele variante mai potrivite pentru acel mediu vor tinde să lase mai mulți urmași decât ceilalți. Urmașii seamănă cu strămoșii lor. Organisme variante vor lăsa urmași ca ei înșiși. Prin urmare, organismele se vor diverge de strămoșii lor cu timpul. Termenul selecție naturală este scurt pentru a spune că toate organismele nu supraviețuiesc pentru a lăsa urmași cu aceeași probabilitate. Cei vii din ziua de azi au fost selectați în raport cu cei similari care nu au supraviețuit sau procreați niciodată. Toate organismele de pe Pământ astăzi sunt la fel de evoluate deoarece toate împărtășesc aceiași strămoși antici originali care s-au confruntat cu amenințări numeroase pentru supraviețuirea lor. Toate au persistat de la aproximativ 3,7 miliarde la 3,5 miliarde de ani în urmă, în timpul Eon Archean (acum 4 miliarde - 2,5 miliarde de ani), produse ale marelui proces evolutiv cu bazele sale biologice moleculare identice. Deoarece mediul Pământului este atât de variat, detaliile particulare ale istoriei evolutive a oricărui organism diferă de cele ale unei alte specii, în ciuda asemănărilor chimice.

Convergenţă

Pretutindeni mediul Pământului este eterogen. Munții, oceanele și deșerturile suferă extreme de temperatură, umiditate și disponibilitate de apă. Toate ecosistemele conțin microambiente diverse: ovule oceanice epuizate cu oxigen, soluri bogate în sulfuri sau amoniac, afecțiuni minerale cu un conținut ridicat de radioactivitate sau izvoare bogate în organice, de exemplu. Pe lângă acești factori fizici, mediul oricărui organism implică celelalte organisme din împrejurimile sale. Pentru fiecare condiție de mediu, există o nișă ecologică corespunzătoare. Diversitatea nișelor ecologice populate pe Pământ este destul de remarcabilă. Chiar și fisurile umede din granit sunt pline cu bacteriile „consumatoare de roci”. Nișele ecologice din istoria vieții au fost umplute independent de mai multe ori. De exemplu, destul de analog cu lupul mamifer placentar obișnuit a fost lupul marsupial, thylacine (dispărut din 1936) care trăia în Australia; cele două mamifere pradătoare au asemănări izbitoare în ceea ce privește aspectul fizic și comportamentul. Aceeași formă simplificată pentru mișcarea marină de mare viteză a evoluat independent de cel puțin patru ori: în Stenopterygius și în alte reptile mezozoice; în ton, care sunt pești; și în delfini și focă, care sunt mamifere. Evoluția convergentă sub formă hidrodinamică rezultă din faptul că există o gamă restrânsă de soluții la problema mișcării marine de mare viteză de către animale mari. Ochiul, un receptor luminos care creează o imagine, a evoluat independent de mai mult de două duzini de ori, nu numai la animalele de pe Earthbut, în protiste precum Erythropsodinium dinomastigot. Structurile aparent optice rezolvă cel mai bine problema înregistrării vizuale. În cazul în care fizica sau chimia stabilesc o soluție cea mai eficientă la o problemă ecologică dată, evoluția în linii distincte va tinde deseori spre soluții similare aproape identice. Acest fenomen este cunoscut sub numele de evoluție convergentă.

Generatie spontana

Viața este în cele din urmă un proces material care a apărut dintr-un sistem material fără viață în mod spontan - și cel puțin o dată în trecutul îndepărtat. Cum este originară viața este discutată mai jos. Cu toate acestea, nu se poate cita acum nicio dovadă pentru generarea spontană. Generația spontană, numită și abiogeneză, procesul ipotetic prin care organismele vii se dezvoltă din materie fără vigoare, trebuie respinsă. Conform acestei teorii, bucățile de brânză și pâine înfășurate în zdrențe și lăsate într-un colț întunecat s-au crezut că produc șoareci, deoarece după câteva săptămâni au apărut șoareci în zdrențe. Mulți au crezut în generarea spontană, deoarece au explicat astfel de întâmplări cum ar fi maghots care se învârt în carne în descompunere.

Până în secolul al XVIII-lea devenise evident că plantele și animalele nu puteau fi produse de materiale fără lapte. Totuși, originea microorganismelor precum drojdia și bacteriile nu a fost complet determinată până când chimistul francez Louis Pasteur a dovedit în secolul al XIX-lea că microorganismele se reproduc, că toate organismele provin din organisme preexistente și că toate celulele provin din celule preexistente. Atunci ce dovezi există pentru cea mai timpurie viață de pe Pământ?