Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Współcześnie życie na naszej planecie jest ściśle uzależnione od tlenu. Nie zawsze jednak było go tak pod dostatkiem, jak dziś. Przez większość swojej historii sięgającej 4,5 miliarda lat atmosfera ziemska zawierała jedynie śladowe ilości tlenu. W jaki sposób tlen gromadził się w atmosferze i jak ten proces wiązał się z rozwojem życia i ewolucją? Do niedawna nie było to wiadome.

Przez większość ziemskiej historii w oceanach kwitło życie, ale były to jedynie bakterie i inne mikroorganizmy. Wytwarzały one tlen w procesie fotosyntezy, ale nie było go raczej wystarczająco wiele, żeby mógł gromadzić się w atmosferze i hydrosferze. Tym niemniej, około 2,3 miliarda lat temu ilość tlenu wzrosła. Czy jednak była już wtedy tak wysoka jak obecnie? Czy pierwsze wyższe organizmy miały do dyspozycji dużo tlenu, czy mało?

Na pytanie to udało się odpowiedzieć naukowcom dopiero niedawno. Ariel Anbar, biogeochemik na Arizona State University i prowadzący uniwersytecki program astrobiologiczny (ASU Astrobiology Program) odkrył sposób na dokładne zmierzenie stężenia tlenu w ziemskiej prehistorii. Kluczem okazały się czarne łupki, skały osadowe powstałe z osadów na dnie dawnych oceanów. Są one bogate w molibden. Pierwiastek ten występuje w siedmiu stabilnych izotopach, których proporcje można łatwo i dokładnie zmierzyć. Izotopy molibdenu układają się w skałach frakcjami, a stopień ich frakcjonowania zależny jest od obecności tlenu.

W ten sposób, wiążąc frakcje izotopów molibdenu z wiekiem osadów określono stężenie tlenu w różnych momentach historii. Okazało się, że zawartość tlenu w atmosferze porównywalna do obecnej pojawiła się niedawno, bo dopiero około 500 milionów lat temu. Naukowcy powiązali ten fakt z pojawieniem się na ziemi roślin naczyniowych, których najstarsze skamieniałości datowane są na około 400 milionów lat temu.

Tkanka roślin naczyniowych jest - w porównaniu z tkanką wcześniejszych form roślinnych - dość odporna na rozkład. Organiczny węgiel pochodzący z roślin naczyniowych zatem jest bardziej skłonny do pozostawania w osadach niż wiązania się z tlenem. Dominacja roślin naczyniowych spowodowała zatem wzrost stężenia tlenu w atmosferze. Większy poziom tlenu utorował drogę do ewolucji wyższych form zwierzęcych, rozpoczynając współczesny eon fanerozoiczny. Tak zatem ewolucja nie tylko zależna jest od obecności tlenu, ale sama na tę obecność wpływa.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak Kościół katolicki odnosi się do teorii ewolucji Darwina? Od czasu otwarcia archiwów Świętego Oficjum w 1997 roku możliwe stało się poznanie tego zagadnienia w sposób obiektywny i całościowy.
      „Kościół a ewolucja” ukazuje jasny i kompletny obraz kontrowersji wokół teorii Darwina w teologii katolickiej i w świecie nauk przyrodniczych. Wyjaśnia m.in. czym jest teoria inteligentnego projektu, czym teistyczny ewolucjonizm, a czym kreacjonizm. Pomimo tego, że napisana jest jako praca naukowa utrzymana została w lekkim i przystępnym stylu.
      Czytając ją, prześledzisz debaty dziewiętnastowiecznych teologów i wypowiedzi współczesnych papieży. Dowiesz się, co na temat ewolucji mówi kard. Ch. Schönborn oraz dlaczego jego stanowisko skrytykował bp J. Życiński. Książka Michała Chaberka skierowane jest do wszystkich odważnych ludzi, którzy nie boją się myśleć.
      Ze strony wydawnictwa można pobrać plik ze spisem treści [PDF] oraz fragmentem książki [PDF].
      O autorze:
      Michał Chaberek – dominikanin, (ur. w 1980 r. w Gdańsku) – studiował zarządzanie na Uniwersytecie Gdańskim oraz teologię w Kolegium Dominikanów w Warszawie i Krakowie. W 2007 roku przyjął święcenia kapłańskie. Trzy lata pracował w Lublinie, pełniąc posługę duszpasterza akademickiego, katechety i rekolekcjonisty. W 2011 obronił doktorat z teologii fundamentalnej na UKSW. W tym samym roku uczestniczył w elitarnym seminarium naukowym organizowanym przez Discovery Institute w Seattle. Interesuje się teorią inteligentnego projektu, historią teologii i nauczaniem św. Tomasza z Akwinu. Mieszka w Warszawie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy od dziesięcioleci spierają się, dlaczego języki ewoluują. Wybitny językoznawca, Noam Chomsky uważa, że języki nie wyewoluowały po to, by ludzie mogli się komunikować. Ta funkcja to jedynie produkt uboczny prawdziwego celu pojawienia się języków, jakim ma być zapewnienie możliwości myślenia, ustrukturyzowania myśli.
      Dowodem na potwierdzenie tej teorii ma być istnienie wyrazów mających wiele znaczeń. W systemie, który służyłby komunikacji, takie słowa powinny być eliminowane, by nie utrudniać wzajemnego rozumienia się, nie powodować pomyłek.
      Teraz naukowcy z MIT-u wysunęli inną teorię. Twierdzą, że słowa o wielu znaczeniach istnieją po to, by komunikacja była bardziej efektywna. By można było używać tych samych krótkich dźwięków na oznaczanie różnych rzeczy. Zauważają, że pomyłek można uniknąć, gdyż w zdecydowanej większości przypadków z kontekstu wynika, o które znaczenie danego słowa chodzi.
      „Ludzie mówią, że wieloznaczność to problem w komunikowaniu się. Ale gdy zrozumiemy, że kontekst usuwa wieloznaczność, wówczas przestaje ona być problemem. Staje się czymś przydatnym, ponieważ pozwala na wykorzystywanie tych samych wyrazów w różnych kontekstach“ - mówi profesor Ted Gibson.
      Naukowcy hipotetyzują, że słowa o wielu znaczeniach to takie, które są najłatwiejsze do przetwarzania w procesie mowy. Dlatego też mają dużo znaczeń - ich wykorzystywanie jest bowiem najbardziej efektywne. Uczeni stwierdzili, że jeśli mają rację, to wyrazy o mniejszej liczbie sylab, łatwiejszej wymowie i częstszym występowaniu powinny mieć więcej znaczeń niż inne słowa.
      Aby sprawdzić swoje przypuszczenie Gibson i współpracujący z nim Steven Piantadosi i Harry Tily, zbadali słowniki języków angielskiego, holenderskiego i niemieckiego. Porównując właściwości wyrazów z liczbą ich znaczeń stwierdzili, że ich przepuszczenia były prawdziwe. Wyrazy częściej występujące, o mniejszej liczbie sylab i lepiej pasujące do dźwięków typowych dla danego języka, miały więcej znaczeń niż inne wyrazy.
      Naukowcy wyjaśniają, że w procesie komunikacji nadawca jest zainteresowany przekazaniem jak największej liczby informacji za pomocą jak najmniejszej liczby słów, a odbiorcę interesuje jak najpełniejsze i najdokładniejsze zrozumienie przekazu. Jednak, jak zauważają uczeni, bardziej ekonomicznym jest wymuszenie na odbiorcy, by pewne informacje wnioskował z kontekstu, niż wymaganie od nadawcy, by wszystko dokładnie wyjaśniał. W ten sposób powstaje system, w którym „najłatwiejsze“ wyrazy mają więcej znaczeń, gdyż z kontekstu wynika to właściwe.
      Tom Wasow, profesor językoznawstwa i filozofii z Uniwersytetu Stanforda uważa prace uczonych z MIT-u za bardzo ważne. „Można by się spodziewać, że skoro języki podlegają ciągłej ewolucji, to będzie z nich usuwana niejednoznaczność. Jednak gdy przyjrzymy sie językom naturalnym zauważymy, że w dużej mierze są one niejednoznaczne. Wyrazy mają wiele znaczeń, istnieje wiele sposobów na ich ułożenie w ciąg wypowiedzi... Badania te przyniosły naprawdę ważkie argumenty wyjaśniające, dlaczego niejednoznaczność jest w procesie komunikacji czymś funkcjonalnym, a nie dysfunkcyjnym“.
      Piantadosi zauważa, że spostrzeżenia jego i jego kolegów mają olbrzymie znaczenie dla specjalistów pracujących nad rozumieniem języka naturalnego przez maszyny. Ludzie bardzo dobrze radzą sobie z wieloznacznością, jednak dla komputerów jest to bardzo poważny problem. Gibson zauważa jednak, że eksperci od dawna zdają sobie sprawę z wyzwań, jakie stoją przed maszynami, a dzięki badaniom zespołu z MIT-u zyskali lepsze teoretyczne i ewolucyjne wyjaśnienie istnienia wieloznaczności.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcom udało się zrekonstruować ważną część genomu historycznego patogenu - bakterii odpowiedzialnej za czarną śmierć, czyli epidemię dżumy, która spustoszyła Europę w XIV w. Na łamach Nature zaprezentowano nową metodę postępowania ze zniszczonymi fragmentami DNA, wypróbowaną na wariancie Yersinia pestis.
      Zaczęło się od drobnych elementów układanki, lecz dość szybko prace objęły odtwarzanie i sekwencjonowanie większych partii genomu. Wyniki kanadyjsko-niemiecko-amerykańskiego zespołu są niezwykle ważne, ponieważ pozwalają prześledzić ewolucję i zmiany zjadliwości patogenu na przestrzeni 660 lat, a to wiedza niezwykle przydatna z punktu widzenia zarządzania współczesnymi epidemiami.
      Dane genomiczne pokazują, że ten szczep bakteryjny, albo wariant, jest przodkiem wszystkich [bakterii] dżumy, jakie mamy teraz na świecie. Każdy współczesny wybuch epidemii to wynik działalności potomków średniowiecznej dżumy. Zrozumienie ewolucji tego zabójczego patogenu wprowadza nas w nową erę badań nad chorobami zakaźnymi - uważa genetyk Hendrik Poinar z McMaster University.
      Johannes Krause z Uniwersytetu w Tybindze przekonuje, że za pomocą metody wypróbowanej na Y. pestis będzie można w przyszłości odtworzyć genomy innych historycznych patogenów.
      Po wstępnym zbadaniu szczątków ponad 100 osób, ostatecznie naukowcy skupili się na miazdze zębowej 5 najbardziej obiecujących szkieletów z masowego grobu w przy drodze East Smithfield w Londynie. Jako pierwsi bezspornie wykazali, że za czarną śmierć odpowiadały właśnie pałeczki Y. pestis. Choć bakterie były obecne w średniowiecznych próbkach, wcześniejsze rezultaty odrzucono ze względu na zanieczyszczenia współczesnym DNA, m.in. bakterii glebowych.
      Międzynarodowej ekipie udało się odkodować niewielki plazmid pPCP1, który odpowiada za syntezę proteazy serynowej Pla (warunkuje ona inwazyjność patogenu, m.in. zdolność wnikania do komórek nabłonka). Dr Krause zastosował metodę molekularnego poławiania "wzbogaconych" fragmentów DNA pałeczek dżumy, które później poddawano sekwencjonowaniu. Okazało się, że plazmid pPCP1 jest identyczny jak u współczesnych Y. pestis. Oznacza to, że przynajmniej ta część informacji genetycznej niewiele się zmieniła na przestrzeni ubiegłych 600 lat.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obecnie ludzie odbierają świat przez pięć zmysłów, ale jeden z naszych przodków wyposażony był również w szósty zmysł - elektrorecepcję.
      W najnowszym numerze Nature Communications ukazały się wyniki studium obejmującego 25 lat prac nad ewolucją kręgowców. Wynika z nich, że zdecydowana większość kręgowców, około 30 000 gatunków zwierząt lądowych (w tym człowiek) oraz niemal taka sama liczba gatunków ryb promieniopłetwych, pochodzi od wspólnego przodka, który posiadał zdolność do elektrorecepcji czyli wyczuwania słabego pola elektrycznego.
      Tym przodkiem była prawdopodobnie drapieżna ryba o dobrym wzroku, rozwiniętych szczękach i zębach oraz z linią boczną służącą do wykrywania pola elektrycznego. Stworzenie takie żyło około 500 milionów lat temu.
      Willy Bernis, profesor ekologii i biologii ewolucyjnej z Cornell University wyjaśnia, że przed setkami milionów lat doszło do ważnego podziału w drzewie ewolucyjnym kręgowców. Powstały wówczas dwie linie. Jedna, która dała początek rybom promieniopłetwym (actinopterygii) i druga, która zapoczątkowała ryby mięśniopłetwe (sarcopterygii). Te drugie z czasem wyszły na ląd, dając początek lądowym kręgowcom. W procesie przystosowywania się do życia na lądzie, kręgowce utraciły zmysł elektrorecepcji.
      Jednak niektóre z promieniopłetwych wciąż go zachowały.  Na przykład wiosłonosowate, które w skórze głowy mają około 70 000 elektroreceptorów, mogą poszczycić się jednym z najlepszych zmysłów tego typu.
      Dotychczas jednak nie było jasne, czy występowanie elektrorecepcji wśród różnych zwierząt świadczy o istnieniu wspólnego przodka, czy też zmysły te wyewoluowały niezależnie.
      Naukowcy zbadali więc dwa gatunki: ambystomę meksykańską, płaza, który jest przedstawicielem linii ewolucyjnej prowadzącej do pojawienia się kręgowców lądowych oraz wiosłonosowate, z linii promieniopłetwych. Odkryli, że elektroreceptory u obu gatunków powstają według tego samego wzorca z tej samej tkanki embrionalnej, co wskazuje na istnienie wspólnego przodka.
      Uczeni próbują teraz dowiedzieć się, jak mógł wyglądać ten wspólny przodek.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zamiarem prof. Lee Cronina z Uniwersytetu w Glasgow jest zrozumienie, jak życie pojawiło się na Ziemi i odtworzenie tego procesu. Ostatnio jego zespół zademonstrował nową metodę pozyskiwania iCHELLS, czyli modułowych redoksaktywnych nieorganicznych komórek chemicznych (od ang. Modular Redox-Active Inorganic Chemical Cells). Jednym słowem, Szkoci chcieliby doprowadzić do powstania życia z ewoluujących związków nieorganicznych, które można by też wykorzystać w medycynie.
      Całe życie na Ziemi opiera się na biologii organicznej (np. węglu w formie aminokwasów, nukleotydów, cukrów itp.), podczas gdy świat nieorganiczny uznaje się za nieożywiony. My próbujemy stworzyć samoreplikujące się, ewoluujące nieorganiczne komórki, które zasadniczo mogłyby być żywe. Można to nazwać biologią nieorganiczną – wyjaśnia Cronin.
      Będące odpowiednikami retikulum endoplazmatycznego przedziały (kompartmenty) da się uzyskać, wykorzystując wewnętrzne błony, kontrolujące przechodzenie energii i różnych substancji. Tak jak w żywych komórkach, pozwalałoby to na zachodzenie kilku procesów chemicznych naraz. Naukowcy tłumaczą, że iCHELLS mogłyby także przechowywać energię elektryczną, dlatego nietrudno wyobrazić sobie ich zastosowanie w różnych aplikacjach medycznych, np. czujnikach.
      Naszym zamiarem jest stworzenie złożonych komórek chemicznych z parażyciowymi właściwościami, które mogłyby pomóc w zrozumieniu, jak pojawiło się życie. Podejście to wykorzystalibyśmy do zdefiniowania nowej technologii opartej na ewolucji świata materialnego – rodzaju żyjącej technologii nieorganicznej.
      Cronin podkreśla, że bakterie są jednokomórkowymi mikroorganizmami ze związków organicznych, a on i jego zespół chcieliby opracować ewoluujące mikroorganizmy ze związków nieorganicznych. Gdyby się to udało, uzyskalibyśmy wgląd w ewolucję i wykazalibyśmy, że nie jest to wyłącznie biologiczny proces. Uzyskalibyśmy też dowód, że może istnieć życie nieoparte na węglu.
      Jak wyjawił prof. Cronin w wywiadzie udzielonym pismu The Guardian, dla niego biologia nieorganiczna jest próbą odpowiedzenia na pytanie o naturę materii we wszechświecie. Czy można uprawiać biologię poza chemią organiczną? Naukowiec uważa, że teoria Darwina jest wyspecjalizowaną teorią ewolucji, gdyż odnosi się wyłącznie do biologii i do życia opartego na węglu. Przed 4,5 mld lat nie było jednak życia... Pojawiają się więc 3 podstawowe pytania: 1) czym jest życie?, 2) czy biologia jest czymś specjalnym (i ewolucja ogranicza się do niej) i wreszcie 3) czy materia może ewoluować? Gdyby je zadać w odwrotnej kolejności, wiedzielibyśmy, że materia jest ewoluowalna, ponieważ formy biologiczne z niej powstają [...].
      Na jakim etapie znajdują się obecnie badania zespołu z Glasgow? Zaczęły się prace nad nieorganicznymi komórkami, które mogłyby pomieścić złożone reakcje chemiczne. Trwają też próby nad doprowadzeniem do ich replikacji i podstawowej ewolucji. Można by sobie np. wyhodować balsam do opalania. Wystarczyłoby zahartować materiał, który początkowo rozkładałby się w środowisku kwaśnym (skóra ma tzw. kwaśny płaszcz), uodpornić go na gorąco i wysokie stężenia soli. Jeśli po kolei umieścilibyśmy go w tych 3 środowiskach, [...] moglibyśmy uzyskać wodoodporny preparat z filtrem UV z współczynnikiem wysokości ochrony równym 30, który zaczynając się rozkładać, zmieniałby kolor i przypominał o konieczności ponownego posmarowania.
      Cronin odcina się od prac Craiga Ventera, mówiąc, że ten ostatni wykorzystuje istniejące biologiczne cegiełki do budowy nowych form życia. [Ludzie tacy jak on] sięgają po tajemniczą maszynerię z tajemniczymi częściami, których w pełni nie rozumieją, ponieważ w grę wchodzi ewolucja, i próbują to wszystko reprogramować. To trochę niebezpieczne…
×
×
  • Create New...