Vývoj života

Teorie Evoluce
Vývoj života

Veškerý život jak jej známe je svázán s naší rodnou planetou. Nikdy by nedošlo k jeho vzniku bez optimálních podnínek, jež se zde v průběhu vývoje Země naskytly , ale přesto by neměla tak nádhernou tvář, nebýt samotného života, který její vzhled změnil k nepoznání. I v dnešní době dochází k transformaci povrchu Země, nikoli však vlivem dosavadního působení živých organismů, ale převážně devastující činností člověka. Kde dříve bývaly husté lesní ekosystémy, jsou dnes pole postřikované insekticidy trhajícími jemné nitky bývalé křehké rovnováhy. Podívejme se ale nejdříve, jak se vyvíjela planeta, která nás stvořila a přesto se k ní chováme jako ke smetišti, a život na ní.

Vznik a vývoj Země

Planeta Země se zformovala z mračna plynu před 4,7 milionu let. Tehdy se téměř v ničem dnešní Modré planetě nepodobala - velká, žhavá, jednolitá koule postrádající přirozenou družici - dnešní Měsíc. Důvodem udržování ohromných teplot bylo tření způsobené dopady impaktních těles. (Atmosféra (prvotní) se skládala převážně z vodíku a helia, a proto neexistoval dostatečně hustý obal schopný nepropustit byť i malá tělesa hrozící zasáhnutím země). Ale kolem 4 mil let před n. l. se stalo něco nečekané a astronomy s jistotou nevysvětlené. Frekvence dopadů vesmírných těles rapidně klesla a nově vzniklé podmínky a umožnily utvoření Země téměř jak ji známe dnes. Vlivem zemské rotace a gravitace se hmota rozčlenila do vrstev - nejtěžší prvky (Ni + Fe) vytvořily zemské jádro, středně ťežké látky zase zemský plášť a zemskou kůru a také došlo k odplyňení země a vytvoření druhotné atmosféry .

Evoluce

V nově vzniklém prostředí by nepřežil jediný mnohobuněčný organismus a přesto se zde zrodil život. Ačkoliv se tehdy téměř nepodobal ani nejjednodušším mikroorgannismům, splňoval obecné vlastnosti živých soustav. Než začneme stavět dům, nedříve je potřeba vyrobit cihly a jiné stavebniny - v případě života jednoduché organické sloučeniny a biogenní látky - hlavně nukleové kyseliny a bílkoviny složené z aminokyselin. Teorie evoluční abiogeneze předpokládá vznik živých soustav postupným vývojem z neživé (anorganické) hmoty. Dnes oparinovu domněnku přijímá většina renomovaných vědců vzhledem k simulovanému průběhu "chemické evoluce" uskutečněnému američanem S. Millerem. Kvůli metodám použitým k uskutečnění důkazu (elektrické impulzy) se předpokládá, že atmosférické látky byli častými dešti spláchnuty do mělkých moří a následnými blesky a elektrickými výboji narážejícími do hladiny vody vznikly první aminokyseliny a nukleové kyseliny. Velkým otazníkem ale zůstává vznik tak komplexní struktury jako je DNA, esenciální látky a stavebního plánu, který je tolik potřebný i pro veškerý život na naší planetě (i u nejprimitivnější bakterie musí existovat přes 1500 genů pro zajištění všech funkcí). Musíme se tedy spokojit se závěrem, že notoriky známou dvoušroubovici DNA na zem zaneslo cizorodé těleso z Vesmíru a nebo že se poskládala sérií pokusů a omylů, což se dá přirovnat k součástkám hodinek v ubrousku, které se dlouhým třesením sestaví v složitý hodinářský stroj. Deoxiribonukleová kyselina je však natolik úžasná a dokonalá, že by se nikdo nedivil, kdyby byla vymyšlena a zkonstruována mimozemskou civilizací a na zemi nechána napospas evoluci. Nasnadě se ale objevuje otázka: z čeho je potom složen onen mimozemský život? Astrobiologie zažívá období batolecího vývinu a nedokáže nalézt odpovědi na otázky spojené s mimozemským životem. Důvod spočívá ve skutečnosti, že ani nevíme jestli život za hranicemi naší Biosféry (spodní vrstva atmosféry, ve ktéré se vyskytuje život)

Chemická evoluce - okolo 3,8 miliardami let př.n.l.

koacervat
Na Zemi si již vesele plavou stavební kameny Života, ale konec cesty v nedozírnu. Z dosavadních poznatků vyplívá, že nově vzniklé organické sloučeniny (skoro všechny nerozpustné ve vodě) se za vhodných podmínek(teplota, přítomnost iontových sloučenin, určité hodnoty pH) shlukovaly do váčkú a chuchvalcovitých útvarů známých pod názvem koacerváty, ze kterých se vytvořily metabolony. Jednalo se o směsi různých organických látek - jakési kapičky - ohraničené od okolní vody. Při šťastné shodě náhod pronikla občas do koacervátu nukleová kyselina, která s trochou dalšího štěstí v podobě specificných enzymů, započala svou činnost spočívající v replikaci a syntéze bílkovin. Vzniklý útvar se nazývá metabolon a na rozdíl od neživého koacervátu splňuje některé z základních vlastností živých organismů - první shluk molekul, který je možno označit za termodynamický otevřený systém, protože se vyznačuje schopností přijímat z prostředí energeticky bohaté živyny a pomocí katalitických účinků některých protenoidů z nich doslova vysát energii a vyloučit ochuzené sloučeniny. Přes všechny výše popsané rysy nemůžeme metabolony označit za přímé předchůdce dnešních organismů z důvodu ztráty informace o struktuře a katalitické aktivitě proteinoidů bezprostředně po zániku metabolonu. Neexistovala tedy přímá generační posloupnost, ovlivněná schopností autoreplikace (samoopakování), bez které nemůže být dalšího vývoje Základ evoluce totiž spočívá v rozmnožování, replikaci. Kdyby každý člověk zemřel a nezanechal po sobě potomky, brzy by se lidstvo připsalo na seznam ohrožených druhů a každá nová lidská bytost by se musela sestavit sama na základě náhodného seskupení stavebních látek, což se nemůže stát ani ani v měřítku jediné její buňky. Bez shopnosti autoreplikace postrádaly metabolony možnost dalšího vývoje, ale Evoluce si vžny najde cestu a dokonce i rozmnožující metabolony přestaly zanedlouho být unikátem a daly základ prvním prabuňkám: eobiontům (protobionty)

Země a Život před 3,8 mld-1,2 mld lety

Případný pozorovatel před 3,7 mld lety by bez moderních vědeckých přístrojů vůbec nezjistil změnu, která se na modré...tedy tehdy hnědé planetě během 100 miliónu let udála, ale přesto organická hmota zaznamenala obrovský skok z původně chaotické změti různých látek až po organizovanou a ohraničenou strukturu pod názvem Život. Prabuňky se vesele rozmnožovaly, mutace způsobené vlivem UV záření (neexistovala ozonová vrstva) vytvářely defektní jedince anebo v jednom případě z milionu posunuly evoluci blíž na cestě k prokariotickým buňkám.

Éra prekambria ještě několik velice důležitých událostí. Před 3,5 vznikl nový organismus. Anareobní bakterie odsunul do pozadí odpadním produktem, který je hubil. Sinice získávají organické látky autotrofní reakcí oxidu uhličitého s vodou za katalizátoru chlorofylu. Vznikající odpad - toxický kyslík obarvil atmosféru do modra a stal se posléze hlavním předpokladem přežití složitějších druhů provádějících štěpení cukrů aerobně pomocí mitochondrií. Kyslík vyprodukovaný sinicemi se stal hlavním palivem jejich hnacích motorů, které až dodnes postrádají a konkurenci a důkazem může být jeho zachování přes 3 miliardy let.

Ke vzniku eukaryotních organismů s organelami a jádrem s chromozomy ale došlo až o něco později asi před 2-1,5 miliardami let. Jejich genesi vysvětluje Endosymbiotická teorie, která předpokládá, že ke sloučení buňky a organely došlo při pozření organely buňkou. Chloroplastu/mitochondrii se zde začalo dařit a při rozmnožování buňky se dělí s ní, protože jejich genetická informace je zakódována v nich samých. Eukaryota se stala základem pro složitější organismy protože dědičný systém, kterým oplývá (chromozomy v jádře) může získat schopnost pohlavního rozmnožování a evoluci to přidalo o pár kw výkonu navíc. Najednou přežívali jen ti nejsilnější jedinci z rozdílné masy potomstva a ne pouze identické kopie matčiné buňky. U prokaryotického vývoje celý vývoj zodpovídal náhodnému sledu mutací, ale eukaryota se již řídí i podle mendelových zákonů

Ale stále život potřeboval ještě téměř miliardu let než se buňky sloučily do organizovaných struktur a tím vytvořily první mnohobuněčné organismy Nikdo přesně neví, jak vznikly (podobně jako u genese samotného života existuje mnoho teorií, ale vzhledem k velké časové propasti a nedostatku pozntatků se dosud žádnou nepodařilo prokázat). První mnohobuněční po sobě zanechali jen málo stop v podobě otisků a chodbiček a proto se nám první počátky evoluční divergence(rozčlenění života na různé vývojové větve) jeví jako bílé místo v našich dosavadních znalostech. Až doposud se totiž předpokládalo, že na počátku kambria došlo k jakési populační a druhové explozi, ale důvod této události nám zůstával neznámý. Proto se dnes mnoho odborníků přiklání k názoru, že se jednotlivé skupiny "skrytě"(pro nás) vyvýjeli a postupně vytvořili organismy natolik složité, že se mohli dochovat ve fosilizované formě. První takovéto nalezené exempláře se datují do doby před asi 640 milióny (=pre-kambrium) let a vyskytují se převážně v oblasti zvané Ediacara v odlehlé části jižní Austrálie. Dochovalo se zde přes 30 druhů živočichů (ploštěnci, článkovaní červi, pérovníci, žahavci) původně přežívajících na mořském dně a živících se organickým materíalem (detritem). Slovo predátor znamenalo téměř neznámý pojem, ale to se mělo zanedlouho změnit.

Prvohory

Prvohory (lat. paleozoikum charakterizují období před 550 - 245 miliony let. Život se již rozvinul do téměř všech vývojových větví a jednoduché ekosystémy jsou již také na světě.

Prvohory se dělí do 6 období:

PALEOZOIKUM období před (ml let) evoluční inovace
Kambrium 550 - 505 první měkýši a korály
Ordovik 505 - 438 vznik ryb
Silur 438 - 408 přesunutí rostlin i na souš
Devon 408 - 360 první hmyz a vznik čtyřnohých živočichů - obojživelníci (ichtyostega)
Karbon 360 - 286 plazi a savcům podobní obratlovci
Perm 286 - 245 vymření trilobitů + na konci - hromadné vymírání

Kambrium