Lịch sử tiến hóa của sự sống – Wikipedia tiếng Việt

Bởi
Đối với một list mốc thời hạn đơn cử hơn của sự tiến hóa sự sống, xem Lịch trình tiến hóa của sự sống

Lịch sử tiến hóa của sự sống trên Trái Đất là quá trình mà cả sinh vật sống lẫn sinh vật hóa thạch tiến hóa kể từ khi sự sống xuất hiện trên hành tinh, cho tới hiện tại. Trái Đất hình thành khoảng 4,5 tỉ năm trước và các bằng chứng cho thấy sự sống hình thành trước 3,7 tỉ năm.[1][2][3] Mặc dù có một số bằng chứng gợi ra rằng sự sống xuất hiện sớm tận 4,1 tới 4,28 tỉ năm trước, bằng chứng này vẫn gây tranh cãi do các cơ chế phi sinh học có thể đã tạo nên những hóa thạch này.[1][4][5][6][7] Sự tương đồng giữa tất cả các sinh vật ngày nay ám chỉ rằng sự tồn tại của một tổ tiên chung mà tất cả các sinh vật đã biết đều tách ra từ nó thông qua quá trình tiến hóa.[8] Ước tính hơn 99 phần trăm tất cả các loài, lên đến hơn năm tỉ loài,[9] từng sinh sống trên Trái Đất đã tuyệt chủng.[10][11] Các ước tính về số lượng các loài hiện tại của Trái Đất dao động từ 10 triệu tới 14 triệu,[12][13] trong đó ước tính 1,9 triệu đã được định danh[14] và 1,6 triệu được ghi nhận trong cơ sở dữ liệu trung tâm cho tới hiện tại.[15] Gần đây hơn, vào tháng 5 năm 2016, các nhà khoa học đã báo rằng 1 triệu triệu loài được ước tính sống trên Trái Đất vào thời điểm hiện tại với chỉ một phần một nghìn của một phần trăm được mô tả.[16]

Bằng chứng sớm nhất về sự sống trên Trái Đất là những tín hiệu cacbon có nguồn gốc sinh vật [ 3 ] và hóa thạch stromatolit [ 17 ] được phát hiện trong những tảng đá sau trầm tích 3,7 tỉ năm tuổi được tìm thấy ở phía tây Greenland. Vào năm năm ngoái, ” tàn tích của đời sống sinh vật ” được phát hiện ra có năng lực nằm trong những tảng đá 4,1 tỉ năm tuổi tại Tây Úc. [ 18 ] [ 19 ] Vào tháng 3 năm 2017, những nhà nghiên cứu đã báo cáo giải trình về vật chứng của thứ có năng lực là dạng sống cổ nhất trên Trái Đất. Thứ được cho là những vi sinh vật hóa thạch đã được phát hiện ra trong kết tủa miệng phun thủy nhiệt tại Vành đai Greenstone của Nuvvuagittuq thuộc Quebec, Canada, chúng có lẽ rằng đã sống sớm nhất là 4,280 tỉ năm trước, và không lâu sau sự hình thành của Trái Đất 4,54 tỉ năm trước. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Theo nhà sinh vật học Stephen Blair Hedges, ” Nếu sự sống Open tương đối nhanh trên Trái Đất … thì điều đó hoàn toàn có thể phổ cập trong ngoài hành tinh. ” [ 18 ]

Thảm vi sinh vật gồm vi khuẩn và cổ khuẩn cùng sinh sống là dạng sống thống trị vào đầu Liên đại Thái cổ và nhiều bước quan trọng trong quá trình tiến hóa thời kì đầu được các nhà khoa học nghĩ rằng đã diễn ra bên trong chúng.[23] Sự tiến hóa của quang hợp, khoảng 3,5 tỉ năm trước, cuối cùng đã dẫn tới một sự tích tụ sản phẩm thải của nó, khí oxy, trong khí quyển, dẫn tới thảm họa oxy, bắt đầu khoảng 2,4 tỉ năm trước.[24] Bằng chứng sớm nhất của sinh vật nhân thực (tế bào phức tạp với bào quan) có niên đại từ 1,85 tỉ năm trước,[25][26] và trong khi chúng có thể đã có mặt từ sớm hơn như thế, sự đa dạng hóa của chúng đã tăng tốc khi chúng bắt đầu sử dụng khí oxy trong quá trình trao đổi chất của mình. Sau đó, khoảng 1,7 tỉ năm trước, sinh vật đa bào bắt đầu xuất hiện, với các tế bào phân hóa thực hiện các chức năng chuyên biệt.[27] Sinh sản hữu tính, quá trình yêu cầu sự kết hợp của tế bào sinh sản đực và cái (giao tử) để tạo ra một hợp tử trong một quá trình gọi là thụ tinh là, đối nghịch với sinh sản vô tính, phương pháp sinh sản chính cho đại đa số các sinh vật có thể nhìn bằng mắt thường, bao gồm hầu hết tất cả sinh vật nhân thực (tức bao gồm cả động vật và thực vật).[28] Tuy nhiên nguồn gốc và sự tiến hóa của sinh sản hữu tính vẫn còn là một câu đố đối với các nhà sinh học mặc dù nó đúng là đã tiến hóa từ một tổ tiên chung là một loài nhân thực đơn bào.[29] Động vật đối xứng hai bên, loại động vật có mặt trước và mặt sau, xuất hiện vào khoảng 555 triệu năm trước.[30]

Thực vật trên cạn phức tạp sớm nhất có niên đại vào khoảng 850 triệu năm trước,[31] từ các đồng vị cacbon trong đá thuộc kỉ Tiền Camri, trong khi các loài thực vật trên cạn đa bào dạng tảo thì có niên đại thậm chí là vào khoảng 1 tỉ năm trước,[32] mặc dù bằng chứng đã gợi ra rằng các vi sinh vật đã tạo nên các hệ sinh thái trên cạn sớm nhất, ít nhất 2,7 tỉ năm trước.[33] Các vi sinh vật được cho là đã lát đường cho sự khởi đầu của thực vật trên cạn vào Kỷ Ordo. Thực vật trên cạn quá thành công tới nỗi chúng được cho là đã góp phần vào sự kiện tuyệt chủng Devon muộn.[34] (Chuỗi quan hệ nhân quả dài có vẻ như đã bao gồm cả sự thành công của loài cây cổ đại archaeopteris (1) kéo mức CO2 xuống, dẫn tới hiện tượng mát dần toàn cầu và giảm mực nước biển, (2) rễ cây archaeopteris đã nuôi dưỡng sự phát triển của đất, điều này đã làm tăng hiện tượng phong hóa đá, và việc thoát chất dinh dưỡng vào đất xảy ra sau đó có thể đã gây ra hiện tượng nước nở hoa dẫn tới những sự kiện thiếu oxy khiến sự sống dưới đại dương bị chết đi. Các loài dưới biển là nạn nhân chính của sự kiện tuyệt chủng Devon muộn.)

Khu hệ Ediacara Open trong thời kỳ Kỷ Ediacara, [ 35 ] trong khi động vật hoang dã có xương sống, cùng với hầu hết những ngành tân tiến khác có nguồn gốc vào khoảng chừng 525 Ma trong cuộc bùng nổ kỷ Cambri. [ 36 ] Trong suốt Kỷ Permi, động vật hoang dã Một cung bên, gồm có tổ tiên của những loài động vật hoang dã có vú, đã thống trị mặt đất, [ 37 ] nhưng hầu hết những thành viên của nhóm này đã tuyệt chủng trong sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-kỷ Trias 252 Ma. [ 38 ] Trong quy trình phục sinh từ thảm họa này, thằn lằn chúa trở thành động vật hoang dã không xương sống trên cạn dồi dào nhất ; [ 39 ] một nhóm thằn lằn chúa, khủng long thời tiền sử, đã thống trị thời kỳ Kỷ Jura và Creta. [ 40 ] Sau khi sự kiện tuyệt chủng kỷ Phấn Trắng – Cổ Cận 66 Ma giết đi những loài khủng long thời tiền sử không biết bay, [ 41 ] động vật hoang dã có vú nhanh gọn tăng trưởng về kích cỡ và sự phong phú. [ 42 ] Những sự kiện tuyệt chủng hàng loạt như thế hoàn toàn có thể đã thôi thúc quy trình tiến hóa bằng việc phân phối thời cơ đa dạng hóa cho những nhóm sinh vật mới. [ 43 ]

Lịch sử bắt đầu của Trái Đất[sửa|sửa mã nguồn]

Những mảnh vẫn thạch cổ nhất tìm thấy trên Trái Đất có tuổi vào thời gian 4,54 tỉ năm ; điều này, gắn liền đa phần với lớn trầm tích chì cổ, đã giúp ước đạt tuổi Trái Đất vào quanh thời gian ấy. [ 46 ] Mặt trăng có cùng thành phần với lớp vỏ của Trái Đất nhưng lại không có lõi giàu sắt giống như Trái Đất. Nhiều nhà khoa học nghĩ rằng khoảng chừng 40 triệu năm sau khi Trái Đất hình thành, nó đã va chạm với một thiên thể có kích cỡ Sao Hỏa, ném những nguyên vật liệu vụn vào quỹ đạo và hình thành nên Mặt trăng. Một giả thuyết khác là Trái Đất và Mặt trăng khởi đầu kết tụ lại cùng một lúc nhưng vì Trái Đất có lực mê hoặc mạnh hơn Mặt trăng thuở bắt đầu nên đã hút gần như hàng loạt những hạt sắt trong khu vực. [ 47 ]Cho tới năm 2001, những viên đá cổ nhất được tìm thấy trên Trái Đất có tuổi đời khoảng chừng 3,8 tỉ năm, [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] dẫn những nhà khoa học tới ước tính rằng cho tới thời gian đó bề mặt Trái Đất đã nằm trong thực trạng nóng chảy. Do đó, họ đặt tên phần lịch sử vẻ vang của Trái Đất này là Liên đại Hỏa thành. [ 52 ] Tuy nhiên, việc nghiên cứu và phân tích những zircon hình thành 4,4 tỉ năm trước đã ám chỉ rằng lớp vỏ Trái Đất đông cứng khoảng chừng 100 triệu năm sau khi hành tinh hình thành và rằng hành tinh nhanh gọn có đại dương và một bầu khí quyển, thứ hoàn toàn có thể đã có năng lực tương hỗ sự sống. [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]Bằng chứng từ Mặt Trăng chỉ ra rằng từ 4 tới 3,8 tỉ năm trước nó đã trải qua một đợt đánh bom nặng nề muộn ( Late Heavy Bombardment ) bởi những mảnh vụn còn sót lại sau sự hình thành của Hệ Mặt Trời, và Trái Đất đáng lẽ đã trải qua một vụ đánh bom thậm chí còn còn nặng nề hơn do có lực mê hoặc lớn hơn. [ 56 ] Trong khi không có một dẫn chứng trực tiếp nào về những điều kiện kèm theo trên Trái Đất 4 tới 3,8 tỉ năm trước, chẳng có nguyên do nào để nghĩ rằng Trái Đất cũng bị ảnh hưởng tác động bởi vụ đánh bom nặng nề muộn này. [ 57 ] Sự kiện này có lẽ rằng đã lột thật sạch bất kể bầu khí quyển hay đại dương nào sống sót trước đó ; trong trường hợp này những chất khí và nước từ những vụ va chạm sao chổi hoàn toàn có thể đã góp thêm phần vào sự thay thế sửa chữa của chúng, mặc dầu khí thải ra từ núi lửa trên Trái Đất đã cung ứng tối thiểu 50%. [ 58 ] Tuy nhiên, vào thời gian này nếu đời sống vi trùng dưới mặt phẳng đã tiến hóa thì nó sẽ sống sót qua được vụ đánh bom. [ 59 ]

Bằng chứng sớm nhất về sự sống trên Trái Đất[sửa|sửa mã nguồn]

Những sinh vật xác lập được sớm nhất thì rất nhỏ và tương đối không có nét gì đặc biệt quan trọng, và hóa thạch của chúng trông giống những cái que nhỏ, do đó rất khó để phân biệt những cấu trúc nổi lên trải qua những quy trình vật lý vô sinh. Bằng chứng không hề tranh cãi cổ nhất về sự sống trên Trái Đất, được diễn giải là vi trùng hóa thạch, thì có niên đại 3 tỉ năm. [ 60 ] Các phát hiện khác trong đá có niên đại khoảng chừng 3,5 tỉ năm trước đã được diễn giải là vi trùng, [ 61 ] với dẫn chứng địa hóa học cũng có vẻ như như cho thấy sự hiện hữu của sự sống 3,8 tỉ năm trước. [ 62 ] Tuy nhiên, những nghiên cứu và phân tích này đã được nghiên cứu và điều tra kĩ lưỡng cẩn trọng, và những quy trình không sinh học được tìm thấy có năng lực đã sản sinh ra toàn bộ những ” tín hiệu của sự sống ” từng được báo cáo giải trình. [ 63 ] [ 64 ] Trong khi điều này không chứng tỏ rằng những cấu trúc tìm thấy được có nguồn gốc không sinh học, không hề coi chúng là vật chứng rõ ràng cho sự sống sót của sự sống. Các tín hiệu địa hóa học từ đá ngọt ngào 3,4 tỉ năm trước đã được diễn giải là dẫn chứng của sự sống, [ 60 ] [ 65 ] mặc dầu những phát biểu này vẫn không được xem xét tổng lực bởi những nhà phê bình .Bằng chứng về những vi sinh vật hóa thạch được coi là có tuổi đời 3,770 triệu tới 4,280 triệu năm được tìm thấy ở Nuvvuagittuq Greenstone Belt tại Quebec, Canada, [ 20 ] mặc dầu dẫn chứng này bị tranh cãi là không thuyết phục. [ 66 ]

Nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất[sửa|sửa mã nguồn]

Các nhà sinh vật học lý luận rằng tổng thể những sinh vật sống trên Trái Đất hẳn phải có cùng một tổ tiên chung sau cùng duy nhất, chính bới phần nhiều không hề có chuyện hai hoặc nhiều nòi giống tách biệt hoàn toàn có thể tăng trưởng nhiều những chính sách sinh hóa phức tạp phổ cập trong toàn bộ những loài sinh vật sống một cách độc lập được. [ 68 ] [ 69 ]

Xuất hiện độc lập trên Trái Đất[sửa|sửa mã nguồn]

Sự sống trên Trái Đất thì dựa vào cacbon và nước. Cacbon cung ứng một cái khung vững chãi cho những chất hóa học phức tạp và hoàn toàn có thể thuận tiện lấy nó ra từ thiên nhiên và môi trường, đặc biệt quan trọng là từ cacbon dioxide. [ 55 ] Không có nguyên tố hóa học nào khác có thuộc tính đủ giống với cacbon để được coi là thứ tương tự như ; silic, nguyên tố ở ngay bên dưới cacbon trong bảng tuần hoàn, không tạo thành rất nhiều những nguyên tử bền phức tạp, và chính do hầu hết hợp chất của nó không tan trong nước, những sinh vật sẽ khó triết xuất nó ra hơn. Các nguyên tố bo và phosphor có hóa học phức tạp hơn nhưng lại chịu những số lượng giới hạn khác khi so với cacbon. Nước là một dung môi xuất sắc và có hai thuộc tính hữu dụng khác : việc băng nổi trên mặt nước giúp cho những sinh vật biển sống sót bên dưới nó trong mùa đông ; và những nguyên tử của nó có cả cực điện tích âm và dương, được cho phép nó hình thành hợp chất một cách phong phú hơn so với những loại dung môi khác. Các loại dung môi tốt khác, ví dụ như ammoniac, chỉ sống sót dưới dạng lỏng khi ở nhiệt độ thấp tới nỗi mà phản ứng hóa học có lẽ rằng là quá chậm để hoàn toàn có thể duy trì sự sống, và thiếu những lợi thế khác của nước. [ 70 ] Tuy nhiên, những sinh vật sống dựa vào hóa sinh sửa chữa thay thế hoàn toàn có thể có năng lực sống sót trên những hành tinh khác. [ 71 ]Nghiên cứu về cách mà sự sống có năng lực đã nổi lên từ những chất hóa học vô sinh tập trung chuyên sâu vào ba điểm khởi đầu có năng lực xảy ra : tự sao chép, theo đó sinh vật có năng lực sản sinh ra con cháu mà cực kỳ giống với chính nó ; trao đổi chất, năng lực ăn và tự sửa chữa thay thế chính nó ; và màng tế bào bên ngoài, thứ được cho phép thức ăn vào trong vào chất thải đi ra ngoài, nhưng không gồm có những vật chất không mong ước. [ 72 ] Nghiên cứu về hiện tượng kỳ lạ tự sinh thì vẫn còn nhiều việc phải làm, vì những hướng tiếp cận theo triết lý và theo thực nghiệm thì chỉ mới mở màn tiếp xúc với nhau. [ 70 ] [ 73 ]

Sao chép thứ nhất : quốc tế RNA[sửa|sửa mã nguồn]

Kể cả những thành viên đơn thuần nhất của ba vực sự sống tân tiến cũng sử dụng DNA để ghi lại ” công thức ” của chúng và một dãy phức tạp gồm RNA và những phân tử protein để ” đọc ” những hướng dẫn này và sử dụng chúng để tăng trưởng, duy trì và tự sao chép. Việc phát hiện ra rằng 1 số ít nguyên tử RNA hoàn toàn có thể xúc tác cho cả quy trình sao chép của chính nó lẫn việc tạo ra protein đã dẫn tới giả thuyết về một dạng sống bắt đầu dựa trọn vẹn trên RNA. [ 74 ] Những ribozyme này hoàn toàn có thể đã hình thành nên một quốc tế RNA mà trong đó có những thành viên nhưng không có loài, vì đột biến và chuyển gien theo chiều ngang sẽ có nghĩa là con cháu ở mỗi thế hệ có năng lực cao sẽ có bộ gien khác với của cha mẹ chúng. [ 75 ] RNA sau đó sẽ bị sửa chữa thay thế bởi DNA, thứ không thay đổi hơn và do đó hoàn toàn có thể thiết kế xây dựng bộ gien dài hơn, lan rộng ra những tiềm năng mà một sinh vật đơn lẻ hoàn toàn có thể có. [ 76 ] [ 77 ] Ribozyme vẫn là thành phần chính của ribosome, ” nhà máy sản xuất protein ” của tế bào văn minh. [ 78 ] Bằng chứng gợi ra rằng phân tử RNA tiên phong hình thành trên Trái Đất vào 4,17 tỉ năm trước. [ 79 ]Mặc dù những phân tử RNA tự sao chép ngắn đã được sản xuất tự tạo trong phòng thí nghiệm, [ 76 ] đã có những hoài nghi cho rằng ở đâu hoàn toàn có thể có quy trình tổng hợp RNA không sinh học tự nhiên. [ 77 ] ” Ribozyme ” sớm nhất hoàn toàn có thể đã được hình thành dưới dạng những axit nucleic đơn thuần hơn như APN, ATN hoặc AGN, những loại sau đó được thay thế sửa chữa bởi RNA. [ 78 ] [ 80 ]Vào năm 2003, đã có yêu cầu cho rằng kết tủa sulfide sắt kẽm kim loại xốp sẽ trợ giúp quy trình tổng hợp RNA ở khoảng chừng 100 °C ( 212 °F ) và áp suất đáy đại dương gần những miệng phun thủy nhiệt. Dưới giả thuyết này, màng lipid sẽ là thành phần tế bào chính Open ở đầu cuối và, cho tới lúc đó, những tiền tế bào sẽ bị giam trong những lỗ hổng. [ 81 ]

Trao đổi chất thứ nhất : quốc tế sắt-sulfur[sửa|sửa mã nguồn]

Một chuỗi những thí nghiệm mở màn vào năm 1997 đã cho thấy rằng hoàn toàn có thể đạt được những tiến trình đầu của sự hình thành protein từ những vật chất không hữu cơ gồm có carbon monoxit và hydrogen sulfide bằng cách sử dụng iron sulfide và nickel sulfide làm chất xúc tác. Hầu hết những bước nhu yếu nhiệt độ vào tầm 100 °C ( 212 °F ) và áp suất vừa phải, mặc dầu một quy trình tiến độ cần nhiệt độ 250 °C ( 482 °F ) và áp suất tương tự với áp suất tìm thấy dưới 7 kilômét ( 4,3 mi ) đá. Do đó nó gợi ra rằng việc tổng hợp protein tự duy trì hoàn toàn có thể đã xảy ra gần những miệng phun thủy nhiệt. [ 82 ]

Màng thứ nhất : Thế giới lipid[sửa|sửa mã nguồn]

= water-attracting heads of = water-attracting heads of lipid molecules

= water-repellent tails

Cross-section through a liposome

Đã có đề xuất là “quả bóng” lipid hai lớp giống như cái mà hình thành nên lớp màng bên ngoài của tế bào có lẽ đã là bước cốt yếu đầu tiên.[83] Các thí nghiệm mô phỏng điều kiện của Trái Đất thời kì đầu đã báo cáo thấy sự hình thành của lipid, và chúng có thể tự động hình thành nên liposome, những “quả bóng” có hai lớp bao bọc, và rồi tự tái tạo.[55] Mặc dù về bản chất chúng không phải là thứ mang thông tin như axit nucleic, chúng sẽ phải phụ thuộc vào chọn lọc tự nhiên cho sự trường thọ và sinh sản. Các loại axit nucleic ví dụ như RNA có lẽ sau đó đã được hình thành một cách dễ dàng hơn bên trong liposome so với việc hình thành ở bên ngoài.[84]

Giả thuyết đất sét[sửa|sửa mã nguồn]

RNA thì phức tạp và có không tin về việc liệu nó hoàn toàn có thể Open theo cách phi sinh học trong tự nhiên. [ 77 ] Một số loại đất sét, đáng quan tâm là montmorillonit, có những thuộc tính khiến chúng trở thành chất tần suất đáng đáng tin cậy cho sự nổi lên của một quốc tế RNA : chúng tăng trưởng bằng cách tự nhân đôi kiểu quy mô tinh thể của chúng ; chúng tuân theo một cái tựa như như tinh lọc tự nhiên, trong đó ” loài ” đất sét tăng trưởng nhanh nhất trong một môi trường tự nhiên đơn cử thì nhanh gọn trở nên tiêu biểu vượt trội ; và chúng hoàn toàn có thể xúc tác cho quy trình hình thành của những phân tử RNA. [ 85 ] Mặc dù sáng tạo độc đáo này chưa trở thành đồng thuận khoa học, nó vẫn có những nhà ủng hộ tích cực. [ 86 ]Nghiên cứu trong năm 2003 báo cáo giải trình rằng montmorillonite cũng hoàn toàn có thể đẩy nhanh quy trình đổi khác axit béo thành ” khủng hoảng bong bóng “, và rằng những ” khủng hoảng bong bóng ” đó hoàn toàn có thể đóng gói những RNA được đính vào đất sét. Những ” khủng hoảng bong bóng ” này sau đó hoàn toàn có thể tăng trưởng bằng cách hấp thụ lipid được bổ trợ và rồi sau đó phân loại. Sự hình thành của những tế bào sớm nhất hoàn toàn có thể đã được trợ giúp bởi những quy trình tương tự như như vậy. [ 87 ]Một giả thuyết tương tự như trình làng đất sét giàu sắt tự nhân đôi với tư cách là tổ tiên của nucleotide, lipid và amino acid. [ 88 ]

Sự sống ” nảy mầm ” từ nơi nào đó khác[sửa|sửa mã nguồn]

Thuyết tha sinh không lý giải cái cách mà sự sống phát sinh ngay từ đầu mà chỉ đơn thuần là xem xét năng lực nó tới từ một nơi nào đó khác mà không phải Trái Ðất. Cái sáng tạo độc đáo rằng sự sống trên Trái Ðất được ” nảy mầm ” từ nơi nào đó khác trong thiên hà thì đã sống sót tối thiểu từ thời nhà triết học người Hy Lạp Anaximander vào thế kỷ thứ VI SCN. [ 89 ] Trong thế kỷ XX đã có yêu cầu bởi nhà hóa học vật lý Svante Arrhenius, [ 90 ] bởi nhà thiên văn học Fred Hoyle và Chandra Wickramasinghe, [ 91 ] và bởi nhà sinh học phân tử Francis Crick và nhà hóa học Leslie Orgel. [ 92 ]Có ba phiên bản chính của giả thuyết ” nảy mầm từ nơi khác ” : từ một nơi khác trong Hệ Mặt Trời của tất cả chúng ta trải qua những mảnh vỡ bị bắn vào khoảng trống bởi một vụ va chạm sao chổi lớn, trong trường hợp đó thì nguồn gốc đáng đáng tin cậy nhất là Sao Hỏa [ 93 ] và Sao Kim ; [ 94 ] bởi những vị khách người ngoài hành tinh, hoàn toàn có thể là tác dụng của việc những vi sinh vật lây nhiễm liên hành tinh được chúng mang tới ; [ 92 ] và từ bên ngoài Hệ Mặt Trời nhưng bằng những phương pháp tự nhiên. [ 90 ] [ 93 ]Các thí nghiệm ở quỹ đạo Trái Đất thấp, ví dụ như EXOSTACK, diễn đạt rằng 1 số ít mầm mống vi sinh vật hoàn toàn có thể đã sống sót qua cú sốc của việc bị phóng vào khoảng trống và một số ít hoàn toàn có thể đã sống sót khi bị phơi nhiễm với phóng xạ ngoài khoảng trống trong tối thiểu 5,7 năm. [ 95 ] [ 96 ] Các nhà khoa học thì bị giằng co giữa năng lực sự sống tăng trưởng độc lập trên Sao Hỏa, [ 97 ] với việc ở trên hành tinh khác trong thiên hà của tất cả chúng ta. [ 93 ]

Tác động của những hội đồng vi sinh vật đến tiến hóa và môi trường tự nhiên[sửa|sửa mã nguồn]

Thảm vi sinh vật (Microbial mat) là các khuẩn lạc đa lớp, đa loài vi khuẩn và các sinh vật khác thường chỉ dày tới độ vài mm, nhưng chứa nhiều loại môi trường hóa học, mỗi một môi trường này phù hợp với bộ các loài vi sinh khác nhau.[98] Ở một mức độ nào đó, mỗi thảm vi sinh tạo thành chuỗi thức ăn của riêng mình, vì sản phẩm phụ của từng nhóm vi sinh vật thường đóng vai trò là “thức ăn” cho các nhóm liền kề.[99]

Stromatolit là những cột trụ được tạo ra bởi những vi sinh vật trong thảm chuyển dời từ dưới lên trên để tránh bị chôn vùi bởi trầm tích ngọt ngào từ nước. [ 98 ] Đã có những cuộc tranh luận nóng bức về tính hợp lệ của những hóa thạch được cho là có niên đại từ trước 3 Ga, [ 100 ] phe phản đối cho rằng cái gọi là stromatolit hoàn toàn có thể được hình thành bởi những quy trình phi sinh học. [ 63 ] Vào năm 2006, một phát hiện khác về stromatolit đã được báo cáo giải trình ở Úc tương đương với những cái trước đó, những tảng đá ở đây có niên đại là 3,5 Ga. [ 101 ]Trong những thảm vi sinh dưới nước tân tiến, lớp trên cùng thường có vi trùng lam quang hợp tạo ra thiên nhiên và môi trường giàu oxy, trong khi lớp dưới không có oxy và thường chỉ có hydro sulfide do những sinh vật sống ở đây thải ra. [ 99 ] Người ta ước tính rằng sự Open của quang hợp oxy bởi vi trùng trong thảm vi sinh làm tăng hiệu suất sinh học lên gấp 100 đến 1.000 lần. Tác nhân khử được sử dụng bởi quang hợp oxy là nước, dồi dào hơn nhiều so với những chất khử được tạo ra về mặt địa chất với điều kiện kèm theo của quy trình quang hợp không oxy sớm hơn. [ 102 ] Từ thời gian này trở đi, chính sự sống đã tạo ra nhiều tài nguyên thiết yếu hơn chó chính nó so với sự lệ thuộc vào quy trình địa hóa trước đây. [ 103 ] Oxy ô nhiễm so với những sinh vật không thích nghi với nó, nhưng làm tăng đáng kể hiệu suất cao trao đổi chất của những sinh vật đã thích nghi với nó. [ 104 ] [ 105 ] Oxy đã trở thành một thành phần quan trọng trong bầu khí quyển của Trái Đất vào khoảng chừng 2,4 Ga. [ 106 ] Mặc dù sinh vật nhân chuẩn hoàn toàn có thể đã xuất hiện sớm hơn nhiều, [ 107 ] [ 108 ] quy trình oxy hóa của khí quyển là điều kiện kèm theo tiên quyết cho sự tiến hóa của những tế bào nhân chuẩn phức tạp hơn, từ đó mà tổng thể những sinh vật đa bào được tạo ra. [ 109 ] Ranh giới giữa những lớp giàu oxy và không có oxy trong thảm vi sinh sẽ vận động và di chuyển lên trên khi quy trình quang hợp ngừng lại vào buổi đêm, và sau đó đi xuống khi quy trình liên tục vào ngày hôm sau. Điều này sẽ tạo ra áp lực đè nén tinh lọc cho những sinh vật trong khu vực trung gian này để có được năng lực chịu đựng và sau đó là sử dụng oxy, hoàn toàn có thể trải qua nội cộng sinh, nơi một sinh vật sống bên trong một sinh vật khác và cả hai đều được hưởng lợi từ sự hợp tác này. [ 23 ]Vi khuẩn lam có ” bộ công cụ ” sinh hóa hoàn hảo nhất trong số tổng thể những sinh vật hình thành thảm. Do đó, chúng là loài sinh vật tự cung tự túc tự cấp nhất và thích nghi tốt để tự trôi nổi dưới dạng thảm nổi và là thế hệ tiên phong của thực vật phù du, phân phối nền tảng cho hầu hết những chuỗi thức ăn biển. [ 23 ]

Sự đa dạng hóa của sinh vật nhân chuẩn[sửa|sửa mã nguồn]

Chất nhiễm sắc, nhân, mạng lưới hệ thống nội màng, và ty thể[sửa|sửa mã nguồn]

Sinh vật nhân chuẩn hoàn toàn có thể đã xuất hiện từ lâu trước quy trình oxy hóa khí quyển, [ 107 ] nhưng hầu hết những sinh vật nhân chuẩn tân tiến đều cần oxy, mà ty thể của chúng sử dụng để phân phối ATP, nguồn cung ứng nguồn năng lượng bên trong của toàn bộ những tế bào đã biết. [ 109 ] Vào những năm 1970, có đề xuất kiến nghị và, sau nhiều cuộc tranh luận, đã đồng ý thoáng rộng rằng sinh vật nhân chuẩn Open do một chuỗi những sự nội cộng sinh giữa những ” prokaryote “. Ví dụ : một vi sinh vật săn mồi đã xâm lăng một prokaryote lớn, hoàn toàn có thể là một con vi trùng cổ, nhưng cuộc tiến công đã bị vô hiệu, và kẻ tiến công đã cư trú trong nó và tiến hóa thành ty thể tiên phong ; một trong những con chimera này sau đó đã nỗ lực nuốt một con vi trùng lam quang hợp, nhưng nạn nhân đã sống sót bên trong kẻ tiến công và sự tích hợp mới trở thành tổ tiên của thực vật ; và liên tục. Sau khi mỗi sinh vật nội cộng sinh khởi đầu, kẻ sát cánh sẽ vô hiệu những sao chép công dụng di truyền không hiệu suất cao bằng cách sắp xếp lại bộ gen của chúng, một quy trình nhiều lúc tương quan đến việc trao đổi hệ gen giữa chúng. [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ] Một giả thuyết khác cho rằng ty thể khởi đầu là những endosymbiont chuyển hóa lưu huỳnh hoặc hydro, và sau đó trở thành người tiêu thụ oxy. [ 115 ] Mặt khác, ty thể hoàn toàn có thể là một phần gốc của sinh vật nhân chuẩn. [ 116 ]

Có một cuộc tranh luận về việc khi nào sinh vật nhân chuẩn xuất hiện lần đầu tiên: sự hiện diện của steran trong tầng đá phiến ở Úc có thể chỉ ra rằng sinh vật nhân chuẩn có mặt cách đây 2.7 Ga;[108] tuy nhiên, một phân tích năm 2008 đã kết luận rằng các hóa chất này đã xâm nhập vào các tảng đá dưới 2.2 Ga và không chứng minh được gì về nguồn gốc của sinh vật nhân chuẩn.[117] Hóa thạch của loài tảo Grypania đã được báo cáo trong các tảng đá 1,85 tỷ năm tuổi (ban đầu là 2.1 Ga nhưng sau đó được sửa đổi[26]), và chỉ ra rằng sinh vật nhân chuẩn có bào quan đã phát triển.[118] Một bộ sưu tập tảo hóa thạch đa dạng đã được tìm thấy trong các loại đá có niên đại từ 1,5 đến 1,4 Ga.[119] Hóa thạch nấm được biết đến sớm nhất có niên đại từ 1.43 Ga.[120]

Lạp thể, siêu lớp của những bào quan trong đó lục lạp là mẫu mực nổi tiếng nhất, được cho là có nguồn gốc từ vi trùng lam nội bào. Sự cộng sinh tiến hóa vào khoảng chừng 1,5 Ga và được cho phép sinh vật nhân chuẩn triển khai quy trình quang hợp oxy. [ 109 ] Kể từ đó, ba dòng tiến hóa đã Open trong đó những lạp thể được đặt tên khác nhau : lục lạp ( chloroplast ) trong tảo xanh và thực vật, hồng lạp ( rhodoplast ) trong tảo đỏ và lam tử ( cyanelle hay cyanoplast ) trong glaucophyte .

Sinh sản hữu tính và sinh vật đa bào[sửa|sửa mã nguồn]

Tiến hóa của sinh sản hữu tính[sửa|sửa mã nguồn]

Các đặc thù xác lập của sinh sản hữu tính ở sinh vật nhân chuẩn là giảm phân và thụ tinh. Có nhiều sự tái tổng hợp di truyền trong kiểu sinh sản này, trong đó con cháu nhận được 50 % gen của chúng từ cha mẹ, [ 121 ] trái ngược với kiểu sinh sản vô tính, trong đó có không có sự tái tổng hợp. Vi khuẩn trao đổi DNA theo chiêu thức giao nạp vi trùng, quyền lợi của nó gồm có cho sinh vật năng lực kháng thuốc kháng sinh và những chất độc khác, và năng lực sử dụng những chất chuyển hóa mới. [ 122 ] Tuy nhiên, giao nạp không phải là phương tiện đi lại sinh sản và không số lượng giới hạn ở những thành viên của cùng một loài – có những trường hợp vi trùng chuyển DNA cho thực vật và động vật hoang dã. [ 123 ]Mặt khác, biến nạp vi trùng rõ ràng là sự thích nghi để chuyển DNA giữa những vi trùng cùng loài. Biến nạp vi trùng là một quy trình phức tạp tương quan đến những mẫu sản phẩm của nhiều gen vi trùng và hoàn toàn có thể được coi là một dạng giao hợp của vi trùng. [ 124 ] [ 125 ] ​ ​ Quá trình này xảy ra tự nhiên ở tối thiểu 67 loài sinh vật nhân sơ ( ở bảy ngành khác nhau ). [ 126 ] Sinh sản hữu tính ở sinh vật nhân chuẩn hoàn toàn có thể đã tiến hóa từ sự biến nạp vi trùng. [ 127 ]Những điểm yếu kém của sinh sản hữu tính có được biết đến : sự tái tổng hợp di truyền hoàn toàn có thể phá vỡ những tổng hợp gen có lợi và vì con đực không trực tiếp tăng số lượng con đẻ ở thế hệ tiếp theo, nên một quần thể vô tính hoàn toàn có thể sinh sản và sửa chữa thay thế tối thiểu là 50 thế hệ so với một quần thể hữu tính bình đẳng ở mọi góc nhìn khác. [ 121 ] Nhưng dù vậy, phần nhiều động vật hoang dã, thực vật, nấm và sinh vật nguyên sinh sinh sản hữu tính. Có vật chứng can đảm và mạnh mẽ cho thấy sinh sản hữu tính Open sớm trong lịch sử vẻ vang của sinh vật nhân chuẩn và rằng những gen trấn áp nó biến hóa rất ít kể từ đó. [ 128 ] Làm thế nào sinh sản hữu tính tăng trưởng và sống sót là một câu hỏi còn bỏ ngỏ. [ 129 ]
Horodyskia có thể là một chi [26] hoặc là một foraminifera.[130] Nó đã có thể tự tái cấu trúc cơ thể thành các đống to nhưng ít hơn khi các trầm tích trở nên sâu hơn quanh gốc nó.[26]hoàn toàn có thể là một chi metazoan nguyên thủy, hoặc là một tập đoàn lớn Nó đã hoàn toàn có thể tự tái cấu trúc khung hình thành những đống to nhưng ít hơn khi những trầm tích trở nên sâu hơn quanh gốc nó .

Giả thuyết Nữ hoàng Đỏ cho rằng sinh sản hữu tính giúp bảo vệ chống lại ký sinh trùng, vì ký sinh trùng dễ dàng tiến hóa hơn để vượt qua hệ đề kháng của các thế hệ vô tính giống hệt nhau về mặt di truyền so với các loài hữu tính, và có một số bằng chứng thực nghiệm cho điều này. Tuy nhiên, vẫn còn có nghi ngờ về việc liệu nó có giải thích được sự sống sót của các hữu tính hay không trong khi vẫn có nhiều loài vô tính còn tồn tại, vì một trong những dòng vô tính có thể sống sót sau các cuộc tấn công của ký sinh trùng đủ lâu để tiếp tục sinh sản.[121] Hơn nữa, trái với dự đoán của giả thuyết Nữ hoàng Đỏ, Kathryn A. Hanley et al. nhận thấy rằng tỷ lệ hiện hành, sự phong phú và cường độ trung bình của ve cao hơn đáng kể ở tắc kè tính dục so với những con vô tính cùng chung môi trường sống.[131] Ngoài ra, nhà sinh vật học Matthew Parker, sau khi xem xét nhiều nghiên cứu di truyền về tính kháng bệnh thực vật, đã không tìm thấy một ví dụ nào phù hợp với khái niệm mầm bệnh là tác nhân chọn lọc chính chịu trách nhiệm cho sinh sản hữu tính ở vật chủ.[132]

Giả thuyết đột biến xác lập ( DMH ) của Alexey Kondrashov giả định rằng mỗi sinh vật có nhiều hơn một đột biến có hại và ảnh hưởng tác động phối hợp của những đột biến này có hại hơn so với tổng tai hại của từng đột biến riêng không liên quan gì đến nhau. Nếu vậy, sự tái tổng hợp gen sẽ làm giảm tai hại của những đột biến xấu gây ra cho thế hệ sau và đồng thời vô hiệu một số ít đột biến xấu từ vốn gen bằng cách phân lập chúng ở những thành viên bị diệt vong nhanh gọn vì chúng có số lượng đột biến xấu trên trung bình. Tuy nhiên, dẫn chứng cho thấy những giả định của DMH rất lung lay vì nhiều loài có trung bình ít hơn một đột biến có hại cho mỗi thành viên và không có loài nào được thí nghiệm cho thấy dẫn chứng về sự phối hợp giữa những đột biến có hại. [ 121 ] ( Những chỉ trích tiếp theo về giả thuyết này được luận bàn trong bài viết Sự tiến hóa của sinh sản hữu tính # Loại bỏ những gen nguy hại )Bản chất ngẫu nhiên của tái hợp làm cho sự đa dạng và phong phú tương đối của những tính trạng sửa chữa thay thế biến hóa từ thế hệ này sang thế hệ khác. Sự trôi dạt di truyền này không đủ để tạo ra lợi thế cho sinh sản hữu tính, nhưng sự phối hợp giữa trôi dạt di truyền và tinh lọc tự nhiên hoàn toàn có thể là đủ. Khi thời cơ tạo ra sự tích hợp của những tính trạng tốt, tinh lọc tự nhiên mang lại lợi thế lớn cho những dòng dõi trong đó những tính trạng này trở thành link di truyền. Mặt khác, quyền lợi của những tính trạng tốt bị trung hòa nếu chúng Open cùng với những tính trạng xấu. Tái hợp tính dục mang lại những đặc thù tốt cho những thời cơ được link với những đặc thù tốt khác và những quy mô toán học cho thấy điều này hoàn toàn có thể là quá đủ để bù đắp những điểm yếu kém của sinh sản hữu tính. [ 129 ] Các giả thuyết khác không thỏa đáng cũng đang được xem xét. [ 121 ]Các giả thuyết dưới đây hoàn toàn có thể lý giải tại sao và bằng cách nào giao phối lại tiến hóa :

  • Nó cho phép các sinh vật sửa chữa các lỗi về gen.[133]

Chức năng thích ứng của giới tính ngày này vẫn là một yếu tố lớn chưa được xử lý trong sinh học. Các quy mô cạnh tranh đối đầu để lý giải tính năng thích nghi của giới tính đã được xem xét bởi John A. Birdsell và Christopher Wills. [ 134 ] Các giả thuyết được đàm đạo ở trên đều phụ thuộc vào vào những ảnh hưởng tác động có lợi khả thi của biến dị di truyền ngẫu nhiên được tạo ra bởi sự tái hợp di truyền. Một quan điểm khác là giới tính phát sinh và được duy trì, như thể một quy trình sửa chữa thay thế tổn thương DNA và biến thể di truyền được tạo ra là một loại sản phẩm phụ đôi lúc có lợi. [ 127 ] [ 135 ]

Tính đa bào[sửa|sửa mã nguồn]

Các định nghĩa đơn giản nhất về “đa bào”, ví dụ “có nhiều tế bào”, có thể bao gồm các tập đoàn vi khuẩn lam như Nostoc. Ngay cả một định nghĩa học thuật như “có cùng bộ gen nhưng các loại tế bào khác nhau” vẫn sẽ bao gồm một số chi của Volvox tảo xanh, có các tế bào chuyên sinh sản.[136] Đa bào phát triển độc lập trong các sinh vật đa dạng như bọt biển và các động vật khác, nấm, thực vật, tảo nâu, vi khuẩn lam, nấm mốc và vi khuẩn myxobacteria.[26][137] Để đơn giản, bài viết này tập trung vào các sinh vật thể hiện sự chuyên hóa lớn nhất trong các tế bào và sở hữu nhiều loại tế bào khác nhau, mặc dù cách tiếp cận tiến hóa phức tạp sinh học này có thể được coi là “khá duy nhân.”[27]

Những lợi thế khởi đầu của đa bào hoàn toàn có thể gồm có : hấp thụ hiệu suất cao hơn những chất dinh dưỡng được tiêu hóa bên ngoài tế bào, [ 138 ] tăng sức phản kháng lại động vật hoang dã ăn thịt, nhiều trong số đó bị tiến công bằng cách nhấn chìm ; năng lực chống lại dòng chảy bằng cách gắn vào một mặt phẳng vững chãi ; năng lực tiếp cận lên mặt phẳng để lọc thức ăn hoặc thu được ánh sáng mặt trời phục vụ quang hợp ; [ 139 ] ] năng lực tạo thiên nhiên và môi trường bên trong giúp bảo vệ chống lại môi trường tự nhiên bên ngoài ; [ 27 ] và cả thời cơ cho một nhóm tế bào tỏ ra ” mưu trí ” bằng cách san sẻ thông tin. [ 140 ] Những đặc thù này cũng sẽ tạo thời cơ cho những sinh vật khác đa dạng hóa, bằng cách tạo ra nhiều môi trường tự nhiên nhiều mẫu mã hơn so với những thảm vi sinh hoàn toàn có thể. [ 139 ]Tính đa bào của những tế bào biệt hóa có lợi cho hàng loạt sinh vật nhưng bất lợi đôi với từng tế bào, hầu hết đều mất thời cơ tự sinh sản. Trong một sinh vật đa bào vô tính, những tế bào bất hảo còn giữ năng lực sinh sản hoàn toàn có thể tiếp quản và làm giảm sinh vật xuống một khối những tế bào không biệt hóa. Sinh sản hữu tính giúp vô hiệu những tế bào bất hảo như vậy từ thế hệ tiếp theo và do đó có vẻ như là điều kiện kèm theo tiên quyết cho tính đa bào phức tạp. [ 139 ]

Bằng chứng sẵn có chỉ ra rằng sinh vật nhân chuẩn tiến hóa sớm hơn nhiều nhưng vẫn không rõ ràng cho đến khi đa dạng hóa nhanh chóng vào khoảng 1 Ga. Khía cạnh duy nhất trong đó sinh vật nhân chuẩn rõ ràng vượt trội hơn vi khuẩn và vi khuẩn cổ là sự đa dạng kiểu hình, và khả năng sinh sản giúp chúng lợi dụng điều này và tạo ra nhiều hình dạng với các chức năng khác nhau.[139]

tin tức chung[sửa|sửa mã nguồn]

Lịch sử những quan điểm tiến hóa[sửa|sửa mã nguồn]

Các bài viết liên quan

Viết một bình luận