Powstanie życia na Ziemi i teoria endosymbiozy PDF

Preview

Summary

Powstanie życia na Ziemi i teoria endosymbiozy...

Description

Powstanie życia na Ziemi i teoria endosymbiozy. Odkryto kopalne mikroorganizmy – szacowany wiek skał określa się na 3,5 mld lat!!! Jak to było? Początki były trudne: atmosfera bez tleny, brak ozonu, trujące gazy, ekstremalne warunki temperatury i ciśnienia, silnie działające promienie UV, silne działanie dwutlenku węgla, (3,9-4 mld lat temu). Cyanobakterie tkanko twórcze, powstał inny metabolizm fotosynteza i produkt uboczny tlen. „Ewolucja struktur” na zasadzie tworzenia złożoności systemów poprzez fuzję systemów niższego poziomu – koncepcja hipercykli Eigena. a) „zupa probiotyczna” wszystko pod dostatkiem, b) „świat RNA”, c) RNA i białka, d) DNA, e) zróżnicowanie procesów biochemicznych, f) rozejście szlaków biosyntezy lipidów, g) zróżnicowanie szlaków biosyntezy ścian komórkowych, h) specjacja do różnych nisz ekologicznych. Postę ewolucyjny w kierunku utworzenia trójdzielnego systemu DNA-RNA-Białka był ważny w procesie powstania tzw. LUCA pierwotnej formy komórkowej zapoczątkowującej linię ewolucji pierwotnym bakteriom i archeonom. Dowody na 3 domeny życia: 1. Typ i rodzaj ściany komórkowej: mureina, pseudomureina, celuloza, chityna (wyjątki: grupa PlanctomycesPirellla i Mycoplasma-Chlamydia, brak mureiny, kwasu muraminowego). 2. Rodzaj i układ lipidów: fosfolipidy i fytany/bifytany (wyjątki: nieliczne ekstremofilne bakterie). 3. Rodzaje i ilość podjednostek polimerazy RNA. 4. Mechanizmy syntezy białek: - bakterie kodon start AUG, - tRNA zmodyfikowana metionina, - rybosomy niewrażliwe na toksynę błoniczną, - hamowanie biosyntezy białek przez antybiotyki tj. chl., aminoglikany, MLS. Molekularne skamieniałości – „chemiczny odcisk palca”. Co było pierwsze bakterie właściwe czy archeony? - analiza porównawcza składu komórkowego: archeony mają coś wspólnego z bakteriami i eukariontami (archeony później niż bakterie?) - analiza datowania molekuł ze skamielin (archeony pojawiły się już 3,8mld lat temu) - analiza dedukcyjna (w skamieniałościach przetrwało to co jest najtrwalsze!!!) nie wyklucza to, że bakterie mogły pojawić się wcześniej lub równocześnie z archeonami. Endolity to grupa drobnoustrojów tj. bakterie archea i grzyby zasiedlających wnętrza skał i/lub wyoełniaących pory i szczeliny w pokładach skalnych skorupy ziemskiej!!! Mikropaleontologia – analiza składu chemicznego w skamielinach traktowane jako skamieniałości molekularne. Kandydaci na „molecular fossils” (wciąż poszukiwani): - związek trwały i odporny na działanie czynników fizyko-chemicznych, - utrwalony i w stanie nienaruszonym zwarty w skamieniałościach, - łatwy do pozyskiwania i analizy laboratoryjnej: metody chromatograficzne w połączeniu z spektrofotometrią masową i in. Przykłady: DNA, białka, węglowodany proste i złożone, a szczególnie niektóre lipidy. Trzy grupy endolitów: Kryptenodolity – na powierzchni Ziemi (wraz z porostami w piaskowcach na Antarktyce) – budzą zainteresowanie egzobiologów (życie może istnieć na innych planetach). Podziemne endolity – w warstwach wodonośnych wód, jaskiniach – przyczyna gorszej jakości wód podziemnych.

Endolity głębokiej biosfery – glęboko w biosferze, w gorących (ponad 100 C) lub zimnych (do –15 C) skałach, ekstremalne warunki budzą, zainteresowanie egzobiologów (nanobakterie obecne w skamieniałościach mogą sugerować, że życie mogło istnieć na innych planetach). Bacillus infernus, hipertermofil znaleziony 20m-2,8km pod powierzchnią Ziemi. Proponowany schemat pierwotnego systemu generacji ATP w wczesnych formach komórek. Początkowo wydzielony tlen szybko był zużywany w procesach geochemicznych przemian związków żelaza 2+, tworząc warstwowe formacje żelaza BIF. Dowody początków życia STROMATOLITY. Dawne stromatolity powstawały prawdopodobnie w wodach morskich lub w obrębie gorących źródeł hydrotermalnych. – beztlenowe bakterie fotosyntetyczne. Współczesne stromatolity to sinice tlenowe bakterie fotosyntetyczne. Ewolucja eukariotów i tkankowców przyspieszyła tempa kiedy to atmodfera wzbogacona została o tlen z 10% do 20%. Początki wczesnych form eukariotów (...