ERKEN DÜNYA: KOŞULLAR VE YAŞAMIN BAŞLANGICI - BIYOLOJI - 2025

İlkel Dünya gezegenimizin Varlığının ilk 1.000 milyon yıl içinde ne olduğunu ifade etmek için kullanılan bir terimdir. Bu aralık, Hadic Aeon'u (4.600-4.000 Ma) ve Arkaik Aeon'un Eoarktik Dönemini (4.000–3.600 My) (4.000-2.500 Ma) kapsar. Jeolojide, Ma (Latince'den mega annum) kısaltması, günümüzden milyonlarca yıl önce anlamına gelir.

Hadik, Arkaik ve Proterozoyik Aeonlar (2500-542 My), Kambriyen Dönemi'nden önce oluşmuş kayalara atıfta bulunarak Prekambriyen'i oluşturur. Prekambriyen alt bölümleri resmi stratigrafik birimler değildir ve tamamen kronometrik olarak tanımlanmıştır.

Kaynak: Pixabay.com

İlkel Dünya'nın Oluşumu

Evrenin kökeninin en yaygın kabul gören açıklaması, Evrenin sıfıra eşit bir başlangıç ​​hacminden (tüm maddeler bir anda tek bir yerde yoğunlaştığı, buna "tekillik" denilen) genişlediğine göre Big Bang teorisidir. 13.7 milyar yıl önce büyük bir hacme ulaşıyor.

Evren, 4.567 milyon yıl önce Güneş Sistemimiz ve İlk Dünya oluştuğunda neredeyse 9 milyar yaşındaydı. Bu çok doğru tahmin, Güneş Sistemine kadar uzanan göktaşlarının radyometrik tarihlemesine dayanmaktadır.

Güneş, yıldızlararası ortamın bir gaz bölgesinin çökmesiyle oluştu. Maddenin sıkışması, yüksek sıcaklıklarının sebebidir. Dönen gaz ve toz diski, Güneş Sisteminin bileşenlerinin geldiği ilkel bir güneş bulutsusu oluşturdu.

Erken Dünya'nın oluşumu, "standart gezegen oluşumu modeli" ile açıklanabilir.

Kozmik toz, önce küçük gök cisimleri arasında, sonra çapı 4.000 kilometreye kadar olan embriyonik gezegenler arasında, son olarak da az sayıda büyük gezegen cismi arasında bir yığılma çarpışması süreciyle birikir.

İlkel Dünya'nın Koşulları

Uzun tarihi boyunca, Erken Dünya, çevre koşullarında büyük değişikliklere uğradı.

Cehennem olarak nitelendirilen ilk koşullar, tüm yaşam biçimlerine kesinlikle düşmandı. Tüm karasal malzemeleri bir magma denizinin parçası yapan sıcaklıklar, göktaşları, asteroitler ve küçük gezegenlerin bombardımanı ve güneş rüzgarının getirdiği ölümcül iyonize parçacıkların varlığı dikkat çekiyor.

Daha sonra, ilkel Dünya soğudu, yer kabuğunun, sıvı suyunun, atmosferin ve ilk organik moleküllerin ortaya çıkmasına ve son olarak da yaşamın kökenine ve korunmasına elverişli fizikokimyasal koşulların ortaya çıkmasına izin verdi.

Hadic Aeon

Hadic Aeon'un bilgisi, göktaşları ve diğer gök cisimlerinin çalışmasına dayanan çıkarımlarla tamamlanan az sayıda karasal kaya örneğinin (4,031 ile 4,0 milyon yıl arasında oluşturulmuş) analizinden gelir.

Dünya'nın oluşumundan kısa bir süre sonra, zaten Hadic Aeon'da, Mars büyüklüğünde bir gök cismi ile son büyük bir yığılma çarpışması oldu. Çarpmanın enerjisi Dünya'nın çoğunu eritti veya buharlaştırdı.

Ay'ı soğutarak ve buhar biriktirerek kaynaşma oluşturdu. Dünyada kalan erimiş malzeme bir magma okyanusu oluşturdu.

Sıvı metalden oluşan Dünya'nın çekirdeği, magma okyanusunun derinliklerinden gelir. Yerkabuğundan kaynaklanan erimiş silika, o okyanusun üst katmanını oluşturuyordu. Bu aşamanın büyük dinamizmi, çekirdeğin, mantonun, yer kabuğunun, protoceano'nun ve atmosferin farklılaşmasına yol açtı.

4,568 ila 4,4 milyon yıl arasında, Dünya hayata düşmandı. Kıta ya da sıvı su yoktu, yalnızca göktaşı bombardımanına tutulan bir magma okyanusu vardı. Ancak bu dönemde hayatın ortaya çıkması için gerekli olan kimyasal-çevre koşulları gelişmeye başlamıştır.

Eoarşikti

Hayatın genellikle Hadic Aeon ile Eoarşik Dönem arasındaki geçişin bir noktasında ortaya çıktığı varsayılır, ancak bunu kanıtlayacak hiçbir mikrofosil bilinmemektedir.

Eoarşik Dönem, yer kabuğunun oluşum ve yıkım dönemiydi. Grönland'da bulunan bilinen en eski kaya oluşumu 3,8 milyar yıl önce ortaya çıktı. Dünyanın sahip olduğu ilk süper kıta olan Vaalbará, 3.6 milyar yıl önce kuruldu.

Eoarşik Dönem boyunca, 3,950 ila 3,870 Ma arasında, Dünya ve Ay, 400 milyon yıl süren bir sakinlik dönemini sona erdiren son derece yoğun bir göktaşı bombardımanına maruz kaldı. Ay kraterleri (20 km'den daha büyük çaplı yaklaşık 1.700; 300–1200 km çaplı 15) bu bombardımanın en görünür sonucudur.

Yeryüzünde, bu bombardıman yer kabuğunun çoğunu tahrip etti ve okyanusların kaynamasına neden oldu, muhtemelen bazı bakteriler, muhtemelen yüksek sıcaklıklara adapte olmuş ekstremofiller hariç tüm yaşamı öldürdü. Karasal yaşam yok olmanın eşiğindeydi.

Prebiyotik süreçler

20. yüzyılın ikinci on yılında, Rus biyokimyacı Aleksandr Oparin, yaşamın İlkel Dünya gibi bir ortamda, başlangıçta basit organik moleküllerin ortaya çıkmasına yol açan bir kimyasal evrim süreci yoluyla ortaya çıktığını öne sürdü.

Atmosfer, UV ışığının etkisiyle radikallere ayrışan gazlardan (su buharı, hidrojen, amonyak, metan) oluşacaktı.

Bu radikallerin rekombinasyonu, kimyasal reaksiyonların replike olabilen moleküller üreteceği ilkel bir et suyu oluşturan bir organik bileşik yağmuru oluşturacaktı.

1957'de Stanley Miller ve Harold Urey, sıcak su içeren bir aparat ve elektrik kıvılcımlarına maruz kalan Oparin gazı karışımını kullanarak kimyasal evrimin gerçekleşmiş olabileceğini gösterdi.

Bu deney, nükleik asit bazları, amino asitler ve şekerler dahil olmak üzere canlılarda bulunan basit bileşikler üretti.

Deneysel olarak yeniden yaratılan kimyasal evrimin bir sonraki adımında, önceki bileşikler, protobiyonlar oluşturmak için bir araya toplanan polimerler oluşturmak için bir araya geleceklerdi. Bunlar çoğalamaz, ancak canlı hücrelerinkine benzer yarı geçirgen ve uyarılabilir zarlara sahiptir.

Hayatın kökeni

Protobiyontlar, üreme yeteneği kazanarak, genetik bilgilerini bir sonraki nesle aktararak canlılara dönüşmüş olacaklardı.

Laboratuvarda kısa RNA polimerleri kimyasal olarak sentezlenebilir. Protobiyontlarda bulunan polimerler arasında RNA olması gerekir.

Magma katılaşarak İlkel Dünya'nın kabuğunun oluşumunu başlatırken, kayaların aşındırıcı süreçleri kil üretti. Bu mineral, hidratlı yüzeylerinde kısa RNA polimerlerini adsorbe ederek daha büyük RNA moleküllerinin oluşumu için bir şablon görevi görebilir.

Laboratuvarda, kısa RNA polimerlerinin kendi replikasyonlarını katalize ederek enzimler olarak işlev görebildikleri de gösterilmiştir. Bu, RNA moleküllerinin protobiyonlarda kopyalanabileceğini ve sonunda enzimlere ihtiyaç duymadan hücrelere yol açabileceğini gösteriyor.

Protobiyontların RNA moleküllerindeki rastgele değişiklikler (mutasyonlar), doğal seçilimin işleyebileceği varyasyon yaratırdı. Bu, prokaryotlardan bitkilere ve omurgalılara kadar Dünya'daki tüm yaşam biçimlerini ortaya çıkaran evrim sürecinin başlangıcı olacaktı.

Referanslar

1. Mavna, LM 2018. Yaşamın kökeni araştırmalarında gezegensel çevrelerin ele alınması. Nature Communications, DOI: 10.1038 / s41467-018-07493-3.
2. Djokic, T., Van Kranendonk, MJ, Campbell, KA, Walter, MR, Ward, CR 2017. Yaklaşık olarak korunan karada ilk yaşam belirtileri. 3.5 Ga kaplıca yatakları. Nature Communications, DOI: 10.1038 / ncomms15263.
3. Fowler, CMR, Ebinger, CJ, Hawkesworth, CJ (editörler). 2002. Erken Dünya: fiziksel, kimyasal ve biyolojik gelişme. Jeoloji Derneği, Özel Yayınlar 199, Londra.
4. Gargaud, M., Martin, H., López-García, P., Montmerle, T., Pascal, R. 2012. Young Sun, Early Earth ve yaşamın kökenleri: astrobiyoloji dersleri. Springer, Heidelberg.
5. Hedman, M. 2007. Her şeyin çağı - bilimin geçmişi nasıl araştırdığı. Chicago Press Üniversitesi, Chicago.
6. Jortner, J. 2006. Erken Dünya'da yaşamın ortaya çıkışı için koşullar: özet ve yansımalar. Kraliyet Cemiyeti B'nin Felsefi İşlemleri, 361, 1877–1891.
7. Kesler, SE, Ohmoto, H. (editörler). 2006. Erken atmosfer, hidrosfer ve biyosferin evrimi: cevher yataklarından kaynaklanan kısıtlamalar. Amerika Jeoloji Derneği, Boulder, Memoir 198.
8. Lunine, JI 2006. Erken Dünya'daki fiziksel koşullar. Royal Society B'nin Felsefi İşlemleri, 361, 1721–1731.
9. Ogg, JG, Ogg, G., Gradstein, FM 2008. Kısa jeolojik zaman ölçeği. Cambridge, New York.
10. Rollinson, HR 2007. Erken Dünya sistemleri: jeokimyasal bir yaklaşım. Blackwell, Malden.
11. Shaw, GH 2016. Dünyanın erken atmosferi ve okyanusları ve yaşamın kökeni. Springer, Cham.
12. Teerikorpi, P., Valtonen, M., Lehto, K., Lehto, H., Byrd, G., Chernin, A. 2009. Evren ve yaşamın kökeni - kozmik köklerimizin araştırılması. Springer, New York.
13. Wacey, D. 2009. Yeryüzünde Erken Yaşam: pratik bir rehber. Springer, New York.
14. Wickramasinghe, J., Wickramasinghe, C., Napier, W. 2010. Kuyrukluyıldızlar ve yaşamın kökeni. World Scientific, New Jersey.