Најважније из лекције
План-резиме
-
Почеци живота на Земљи
- Први пра-прокариоти појавили су се пре више од 3,5 милијарди година у води, поред хидротермалних извора богатих гвожђем.
- Земљу су наредних милијарду година насељавали искључиво прокариоти у воденој средини.
-
Цијанобактерије и стварање кисеоника
- Цијанобактерије (модрозелене бактерије/алге) су први фотоаутотрофни организми који су вршили фотосинтезу користећи воду, светлост и $CO_2$, уз ослобађање кисеоника ($O_2$).
- Према грађи су грам-негативне бактерије без једра и једрне мембране.
- Изазивају појаву „цветања воде” услед вишка нутријената (фосфата и нитрата), при чему могу лучити токсине.
-
Строматолити
- Фосилни остаци цијанобактерија стари преко 3 милијарде година представљају најстарији директни доказ фотоаутотрофног живота.
- Стубасте су и слојевите структуре настале повезивањем седимената помоћу биолошког лепка цијанобактерија у плиткој води (најпознатије налазиште: Хамелин, Аустралија).
-
Теорија ендосимбиозе и постанак хлоропласта
- Настанак кисеоничне атмосфере омогућио је еволуцију сложенијих еукариота (протиста).
- Ендосимбиозом између протиста и цијанобактерија настали су хлоропласти - органеле са сопственом ДНК у којима се обавља фотосинтеза, што представља порекло данашњих алги и биљака.
-
„Кисеонична катастрофа”
- Ослобођени кисеоник се првобитно везивао за гвожђе у океанима све до његовог засићења.
- Пре око 2,3 милијарде година вишак $O_2$ нагло одлази у атмосферу.
- Последице повећања концентрације кисеоника:
- Масовно изумирање анаеробних организама за које је кисеоник био отрован.
- Стварање услова за појаву и развој аеробних организама.
-
Настанак озонског омотача и излазак на копно
- Нагомилани кисеоник је доспео у горње слојеве атмосфере, где је под дејством сунчевог ултраљубичастог (УВ) зрачења настао озон ($O_3$).
- Озонски омотач апсорбује штетно УВ-зрачење које оштећује молекуле ДНК.
- Заштитна улога озонског омотача омогућила је безбедан прелазак и развој живота из воде на копно.
Цијанобактерије (модрозелене бактерије / цијанофите) су једноћелијски или колонијални прокариотски организми способни за вршење фотосинтезе.
Иако немају једро ни једрну мембрану (прокариоти су), цијанобактерије поседују пигменте (хлорофил и друге) помоћу којих обављају фотосинтезу.
Фотосинтеза је процес у којем се уз помоћ сунчеве светлости, воде и угљен-диоксида (\( \text{CO}_2 \)) стварају органска једињења (шећери) и ослобађа кисеоник (\( \text{O}_2 \)).
Цијанобактерије су биле први фотоаутотрофни организми који су пре више од две милијарде година почели да испуштају кисеоник и тиме трајно променили састав атмосфере на Земљи.
Повећана концентрација хранљивих материја (фосфата и нитрата) у воденим екосистемима доводи до прекомерног размножавања цијанобактерија („цветање воде”). Вода тада постаје мутна, зелена и може садржати токсине опасне по друге живе организме.
Строматолити су фосилни остаци цијанобактерија, стари преко три милијарде година, који представљају директан доказ њиховог постојања у праисторији Земље.
Настали су у плиткој води тако што су се наслаге песка и минералних честица везивале слузавим материјалом („биолошким лепком”) који су лучиле цијанобактерије, градећи слојевите камене стубове.
Највећа колекција активних строматолита на свету налази се у базену Хамелин у Аустралији, где бактерије и данас живе у условима високог салинитета и екстремних плима.
Теорија ендосимбиозе објашњава настанак еукариотских органела (хлоропласта и митохондрија) кроз улазак слободних бактерија унутар веће ћелије домаћина (протиста) и успостављање трајне симбиозе.
Хлоропласти у ћелијама биљака и алги потомци су древних цијанобактерија. Доказ за то је што хлоропласти поседују сопствени молекул ДНК независан од једра ћелије.
„Кисеонична катастрофа” је период пре око \( 2{,}3 \) милијарде година када је слободан кисеоник почео масовно да се нагомилава у атмосфери.
Кисеоник који су производиле цијанобактерије прво се везивао за гвожђе у океанима. Након засићења океанских минерала, вишак кисеоника почео је да се ослобађа у ваздух.
За тадашње анаеробне организме молекуларни кисеоник је био изузетно токсичан, што је довело до њиховог масовног изумирања.
Настанак кисеоничне атмосфере омогућио је еволуцију и нагли развој аеробних организама, који за дисање користе кисеоник.
Озон (\( \text{O}_3 \)) је алотропска модификација кисеоника састављена од три атома кисеоника.
Нагомилани кисеоник (\( \text{O}_2 \)) доспео је у горње слојеве атмосфере, где се под дејством сунчевог ултраљубичастог (УВ) зрачења трансформисао у озон (\( \text{O}_3 \)), формирајући озонски омотач.
Сунчево УВ-зрачење оштећује молекул ДНК и спречава развој живота. Пре настанка озона, жива бића су опстајала искључиво у води, која је пружала заштиту од зрачења.
Формирањем озонског омотача заустављен је већи део смртоносног УВ-зрачења, што је био кључни предуслов за напуштање водене средине и насељавање копна.
Хронолошки развој и значај за еволуцију живота:
- Појава цијанобактерија: Први фотоаутотрофни организми који су процесом фотосинтезе почели да ослобађају кисеоник (\( \text{O}_2 \)). Њихови најстарији фосилни остаци су строматолити.
- Ендосимбиоза: Уласком цијанобактерија у протисте развили су се хлоропласти (преци данашњих алги и биљака).
- „Кисеонична катастрофа”: Нагомилавање кисеоника довело је до изумирања многих анаеробних врста и створило услове за развој аеробног живота.
- Озонски омотач (\( \text{O}_3 \)): Настао деловањем УВ-зрака на атмосферски \( \text{O}_2 \); заштитио је планету од штетног зрачења и омогућио развој живих бића на копну.
