LIVETS UDVIKLING / ETIK OG MORAL

Har evolutionen været moralsk og etisk?

Evolutionen af livet ser ikke ud til at være foregået ud fra moralske eller etiske vinkler. Man kan ikke stille spørgsmålet, om det var etisk korrekt, at cyanobakterierne ved at indgå symbiose med de eukaryote celler udkonkurrerede alle andre celletyper.

LIVETS UDVIKLING / PREDATION

Hvornår begyndte liv at æde liv?

I omkring halvdelen af livets historie, nemlig så længe der kun fandtes bakterieformer, var der ingen, som åd hinanden. Der var godt nok kamp med kemisk krigsførelse (antibiotika), men predation, rov og æden hinanden opstod først med eukaryoternes opståen. Endosymbiose, dvs. hvor en organisme lever inden i en anden organisme, var ikke mulig før eukaryoternes begyndende udvikling.

LIVETS UDVIKLING / SYNTROFI

Hvad er syntrofi?

Syntrofi betyder, at organismer hjælper hinanden med stofskiftet, f.eks. ved at to fysiologisk komplementære bakteriers stofskifte er koblede. Den ene er f.eks. en fermenterende bakterie, der kan forgære ethanol til acetat og H2, og den anden er en methanbakterie, der bruger H2 og CO2 til at lave methan. Den førstes stofskifte kan kun forløbe så længe der er meget lidt brint til stede (lavt brinttryk), hvorimod den anden netop er afhængig af adgangen til brint (højt brinttryk). Sådanne syntrofe par må altså for at overleve leve i tæt fysisk kontakt med hinanden, og deres væksthastigheder vil være koblede til hinanden. Dermed er der ikke så langt til en symbiose, hvor de to organismer er intimt koblet sammen.

Den energimæssigt mest effektive form for forgæring af kulhydrater er netop til acetat og brint. Men processen er termodynamisk kun mulig, hvis brinten fjernes hurtigt. Der skal med andre ord være en brintforbrugende bakterie i nærheden, f.eks. en methanbakterie. (Da man første gang opdagede det, troede man, at det var en og samme bakterie, som lavede ethanol om til methan).

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / ARTSDANNELSE

Hvor opstod sand artsdannelse?

Kønnethed indførte "sand" artsdannelse. Det er således ikke "sand" artsdannelse, når alle enkeltceller kan formere sig: I nogle organismer kan et helt nyt individ dannes ved kloning fra en kropscelle (totipotent evne). I disse tilfælde kan en kropscelle med en ny somatisk mutation videreføre sit nye arveanlæg til alle celler i det nye individ. Det kan derfor tænkes, at der vil foregå en evolutionær kamp mellem individets interesse for at formere sig som art (ved "sand" artsdannelse), og enkeltcellers interesse for at formere sig som celler. I en ukønnet organisme ville en særlig hyppigt formerende celle kunne udkonkurrere de andre celler, som ikke sætter så mange "celleyngel" i verden. Man kan derfor stille spørgsmålet, hvorvidt dette ville kunne forliges med, at individet er differentieret, dvs. at individet har forskellige celletyper med specielle funktioner? De differentierede celler har jo et ynglehandicap! De differentierede og specialiserede celler må nemlig ofte opgive at kunne formere sig. Hvis der opstår en gunstig mutation i en differentieret celle, kan den derfor ikke give sin nye egenskab videre. Det kan kun de celler, som bevarer deres totipotente evne. En ukønnet organisme vil kunne danne differentierede celler, men da disse celler på grund af deres differentiation er dårligere til at formere sig, vil der være tendens til, at organismen over nogle generationer blot vil udvikle sig tilbage til en samling udifferentierede celler. Det kommer til at virke, som om organismen har indre parasitter (somatiske parasitter), som ikke tænker på hele organismens vel. Fjernelse af disse "parasitiske celler" vil teoretisk kunne opnås ved, at organismen gennemgik en encellet generation – eller det kunne ske ved, at der kræves en befrugtning for at danne et nyt individ. Når organismen kan formere sig på kønnet måde kan den nemlig slippe af med disse "parasitter ": Ved kønsprocessen opstår en befrugtet celle, som kun har interesse i hele organismens videre forplantning. En kønnet plante kan altså skille sig af med "parasitiske" celler, som ikke vil specialisere sig. Ifølge denne teori kan selektionen hos kønnede organismer (dvs. udvælgelsen af de bedst egnede) begrænses til kun at virke på hele organismen, og ikke på enkeltcellerne i organismen. Evnen til at danne forskellige celletyper, kompleks flercellethed, kunne formentlig ikke udvikles, før kønnet var blevet opfundet. Kønnethed var med andre ord ligefrem forudsætningen for kompleks flercellethed hos eukaryoterne.

Artsdannelse kræver genetisk isolation mellem to dele af en artspopulation. Det vil typisk være geografisk isolation, f.eks. klimatisk, eller på grund af geologiske processer, såsom dannelse af øer og opspaltning af kontinenter, men kan også i sjældnere tilfælde skyldes pludseligt opståede genetiske barrierer, som umuliggør indbyrdes reproduktion. Variation i fødevalg, levesteder, forplantningstidspunkt og adfærd kan medføre genetisk separation af dele af en artspopulation.

Mange former af organismer danner "kliner", dvs. at en "art" har et så stort udbredelsesområde, at der er kontinuerlige ændringer fra områdets ene ende til den anden ende, og således at individer i hver ende af klinen ikke er fertile sammen. (Sildemågen/sølvmågen er et eksempel på en kontinuerlig klin, som i Vesteuropa lever som to adskilte arter, men ellers strækker sig hele vejen rundt om Jordens nordlige halvkugle).

Det biologiske artsbegreb (dvs. at to individer kan få afkom sammen) kan ikke bruges for planter og dyr, som er ukønnede, er selvbefrugtende eller har jomfrufødsel (partenogenetiske). I stedet bruges derfor et fænotypisk artsbegreb (hvormed normalt menes et morfologisk artsbegreb). Prokaryoterne er ikke kønnede, og et biologisk artsbegreb kan ikke bruges for dem (med mindre man vil hævde, at hver nystartet klon er sin egen art; det er velkendt at forskellige isolater af samme "bakterieart", kan have meget forskellige egenskaber, f.eks. være sygdomsfremkaldende eller harmløs). Gensekvenser af "bakteriearter" har generelt givet klynger af nukleotidfrekvenser, hvor hver klynge kan siges at definere en art. F.eks. vil nukleotidsekvenserne inden for en klynge have større indbyrdes lighed end med andre klyngers nukleotidsekvenser. F.eks. kan man definere, at 97% lighed med 16S-ribosomgenet mellem to isolater viser, at det er samme art (i så fald bliver artsbegrebet altså en ret kunstig definitionssag).

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / DIFFERENTIERING

Hvordan opstod differentiering?

Når en celle deler sig ved almindelig celledeling (mitotisk) dannes to døtreceller med uændret kromosomantal. Hvis nu nogle af disse døtreceller udsættes for forskellige miljøpåvirkninger, kan enkeltcellerne udvikles forskelligt. Dermed opstår cellelinier, som går i differentieret retning. Hos den fossile rødalge Bangiomorpha pubescens påvirkedes således den celle, der var tættest på substratet, til at danne et ankerorgan.

Senere i evolutionen er der blevet udviklet asymmetrisk celledeling, hvor dattercellerne fra starten er forudbestemt til at have specielle funktioner, dvs. til at bestemte gener er aktive i dattercellen. På den måde indførtes tidlig arbejdsdeling blandt organismens celler i løbet af evolutionen.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / UDVIKLINGSRETNING

Foregik udviklingen i en bestemt retning?

Udviklingen skete ud fra “de forhåndenværende søms princip”. Evolutionære ændringer var hele tiden begrænset af den arvelige variation, som var til stede. Denne variation skyldtes tilfældige mutationer i arveanlæggene. Ændringer var derfor også begrænset af de allerede etablerede strukturer og funktioner, som var blevet udviklet tidligere. Naturen er derfor ikke perfekt.

Et eksempel er det forhold, at vores luftrør og spiserør krydser hinanden, hvilket er en uhensigtsmæssig konstruktion, som vi bliver mindet om, hver gang vi får noget galt i halsen. Årsagen er, at vi nedstammer fra fisk, der levede i iltfattigt ferskvand, og derfor udviklede tarmåndedræt ved at fiskene sluger luft fra overfladen og ilten optages i tarmvæggen (princippet findes stadig hos en del tropiske fisk, som lever i ferskvand). Det var dette system, som senere forbedredes ved at der udvikledes udposninger fra tarmen i form af lunger (som det kendes fra nulevende lungefisk). Det var dette hjælpeåndedræt, som senere blev en af forudsætningerne for udviklingen af landlevende hvirveldyr – som prof. Tom Fenchel skriver i sin bog “Det første liv” (Gads forlag, 2000) på side 15: “En skaber kunne imidlertid næppe have fundet på en så idiotisk 'rørføring' til brug for landhvirveldyr”.

Organerne er altså opbygget efter genbrugsprincippet. Genbrugsprincippet genfindes i de biokemiske processer, f.eks. inden for energistofskiftet, stofsynteser, molekylær genetik osv. I det omfang vi kan tolke det, indeholder livet selv altså nøglen til forståelse af livets tidligste evolution.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / UDVIKLINGSRETNING

Foregik udviklingen i retningen fra det enkle til det mere komplicerede?

Biologisk evolution fører ikke nødvendigvis til mere komplicerede eller “avancerede” former for liv. Illustrationen af livets træ med amøber nederst og mennesket øverst giver en fejlagtig opfattelse, idet der er talrige eksempler på, at selektion har ført til en sekundær forenkling af organismer.

En parasit i krabber er blevet så reduceret, at alle organer er væk. Den består kun af ormelignende forgreninger inde i den krabbe, som den er parasit på. Parasitten er beslægtet med rurerne, som er en krebsdyrgruppe, og dette ses tydeligt af parasittens afkom, som har præcis den form, som denne krebsdyrgruppe har på larvestadiet.

Tilsvarende findes hulefisk uden øjne, slanger uden ben osv. Virus er formodentlig altid efterkommere af parasitiske mikroorganismer eller af “løsrevne” gener fra egentlige organismer eller fra værtsorganismen selv. De har – måske bortset fra en beskyttende kappe – mistet alt, herunder deres gener, undtagen nogle få gener, som gør dem i stand til at overtage styringen af værtscellens genetiske apparat. Evolutionen har derfor ikke retning mod kompleksitet eller noget andet endemål.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / EVOLUTION / HASTIGHED

Hvornår begyndte eukaryoterne en hurtig evolutionsudvikling?

Det var først i tiden omkring Bangiomorpha's opståen (fossil rødalge, der levede for mindst 1200 mill. år siden), at eukaryoterne begyndte at udvikle sig hurtigt.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / EVOLUTION / STARTFASE

Hvorfor var eukaryoterne så længe om at opnå hurtig evolution?

Eukaryoterne opstod for ca. 2,5 milliarder år siden, men deres evolution eksploderede først i forskellige udviklingsretninger for ca. 1-0,5 milliard år siden.

M. D. Brasier og J. F. Lindsay foreslog i 1998, at tiden simpelthen gik med at samle de forskellige bestanddele i den moderne eukaryote organisme. Det er dog næppe årsagen. Mitokondrierne blev formentlig allerede indført i eukaryoterne i Arkæikum-tid for over 2,5 milliarder år siden, og kloroplasterne kom allerede til (i flere omgange) i den efterfølgende palæoproterozoiske tid. Det kan have været manglen på flageller, som forsinkede udviklingen. Rødalgerne med deres mangel på flageller er bevis på tilstanden hos eukaryoterne, før den eksplosive udvikling begyndte. Det er dog mere almindeligt at forklare den eukaryote eksplosion med, at den først kom efter, at eukaryoterne havde opfundet kønnethed. Nicholas Butterfield, som beskrev den 1200 mill. år gamle, fossile Bangiomorpha pubescens, er ikke i tvivl om, at dette er den korrekte forklaring. Men han begrunder dette på en anden måde, end man tidligere ofte har gjort. Nicholas Butterfield mener, at kønnethed ganske vist må have øget de genetiske variationsmuligheder, men at dette ikke er nok til at forklare, at eukaryoterne kunne sprede sig ud i miljøer, som allerede var optaget af meget tilpassede prokaryote organismer. Det eneste punkt, hvor kønnede eukaryoter klart har et fortrin frem for arkebakterier og egentlige bakterier, er deres kapacitet for kompleks flercellethed, dvs. evne til at danne forskellige celler med koordination cellerne imellem, og dermed formmæssig differentiation og stor størrelse.

Kønnethed i sig selv var ikke så vigtig, men den var en afgørende faktor, fordi der dermed indførtes morfologi som en evolutionær faktor. Dette var nye spilleregler for organismernes indbyrdes konkurrence. Sådanne spilleregler havde arkebakterierne og eubakterierne ikke til rådighed. Men dertil kommer, at medens bakteriernes begrænsede evne til at danne forskellige morfologiske former tvinger dem til at leve i simple fysiske miljøer, kan de kompleks-flercellede eukaryoter skabe deres egne miljøer. De opfinder så at sige nye biologiske levesteder. Der er desuden næsten ingen begrænsninger på størrelsen. Og der er næsten ingen begrænsninger på den formmæssige kompleksitet. Udviklingen af sådanne nye organismer medførte talrige tilbagevirkninger på miljøet, og der opstod organismer, som udviklede sig sammen eller i gensidig konkurrence. Måske var det simpelthen uundgåeligt, at den nye evne til kompleks flercellethed ville medføre en eksplosiv evolution i talrige udviklingslinier og udviklingsretninger.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / FØRSTE

Hvad er de første eukaryoter?

De først udviklede eukaryoter er protisterne (Protoctista; 1800-1500 mill. år siden og frem), hvortil protozoer og alger (undtagen grønalger) hører. Såkaldt fylogenetiske analyser af forskellige molekylære markører i arveanlæggene sætter grundlaget for de eukaryote organismer ved forskellige protist-linier, såsom arkeamøber som Giardia, diplomonader, meta-monader, mikrosporidier og parabasalia. Disse primitive protister betegnes "Arkezoa".

Arkezoa er en rodekasse af ikke-beslægtede organismer, som blot er fælles om at mangle mitokondrier og plastider, og som har anaerobt stofskifte, simpel celleopbygning og ribosomer, som ligner bakteriernes ribosomer. Giardia-parasitten er tidligere blevet kaldt et "missing link" mellem prokaryoterne og eukaryoterne, fordi den også mangler ribosomfrit endoplasmatisk retikulum, peroxisomer og nukleoli, og generelt bliver dybest placeret, når man tegner forskellige udviklingstræer ud fra deres DNA. Giardia og andre arkezoa (såsom Entoamoeba og Trichomonas) har dog visse mitokondrie-beslægtede proteiner (Hsp10, Hsp60, mit-Hsp70). Man mener nu, at dette viser, at alle arkezoa – og dermed alle eukaryote celler oprindelig indeholdt mitokondrier, men at arkezoerne mistede mitokondrierne, da deres mitokondrie-DNA blev flyttet til cellekernen. Nogle arkezoer, bl. a. Trichomonas, synes at have bevaret rester af mitokondrierne i form af organeller, som kaldes hydrogenosomer, der er involveret i anaerob kulhydrat-stofskifte og frigivelse af brint. Disse hydrogenosomer indeholder nemlig enkelte mitokondrieproteiner. Hydrogenosomerne findes hos sekundært-anaerobe protister, hvor mitokondriets funktion er blevet ændret til forgæring af pyrodruesyre til acetat og brint, og af denne grund ikke mere kaldes et mitokondrie, men altså et hydrogenosom. Funktionen er at øge forgæringsstofskiftets effektivitet ved den omtalte forgæring af pyrodruesyre til acetat og brint. Hydrogenosomer findes hos visse ciliater og flagellater og de med svampe beslægtede chytrider.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / OPSTÅEN

Hvordan opstod eukaryoterne?

Alle eukaryoter har modtaget gener fra både arkebakterier og bakterier. F.eks. stammer mange af generne, som de eukaryote celler bruger til at afkode DNA og RNA, fra arkebakterier. Den såkaldte elongationsfaktor "EF1/Tu" hos eukaryoter er som hos arkebakterier af typen Crenarchaeota (gruppen: Eocytter). Mange gener i de eukaryote cellers cellekerner, som koder for stofskiftereaktioner i cellens cytoplasma, stammer fra Gram-negative bakterier. Så for visse proteiner er eukaryoterne nærmest beslægtet med arkebakterier (det gælder proteiner, der bruges til afkodningen af arveanlæggene), og for andre proteiner er de mest beslægtet med Gram-negative bakterier (det gælder proteiner, der bruges til stofskiftet).

Urcellen for de eukaryote celler er en kimære mellem en arkebakterie af eocyttypen (ekstremt varmeelskende arkebakterier), der dannede cellekernen i den senere eukaryote celle, og en Gram-negativ bakterie af proteobakterietypen, som kom til at udgøre resten af den eukaryote celle. Dennes arvemasse blev senere sammensmeltet med arkebakteriens arvemasse i den nye cellekerne. Man kan måske sige, at da denne genom-sammensmeltning skete, blev den eukaryote celle til virkelighed (Nature 152-155, 2004; Rivera og J. A. Lake).

Den eukaryote celle kan siges at være opstået, da en hydrogen-producerende proteobakterie indgik en stofskifte-symbiose sammen med en hydrogen-hungrende methanproducerende arkebakterie. En vigtig type proteiner, som kaldes chaperoner eller Hsp70, Hsp90 osv., kræves for at transportere proteiner over cellemembraner. Hver selvstændig afdeling (compartment) af en celle har et Hsp70-protein. Den ekstremt primitive eukaryot Giardia har tre forskellige, bl. a. én type Hsp70 i cellens cytoplasma, medens en anden Hsp70-type er specifik for cellens indre netværk (det endoplasmatiske retikulum, (ER)). Disse to Hsp70-proteiner er opstået ved duplikering af samme gen, og det synes at være sket i forbindelse med, at ER-netværket og kernen er opstået.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / TIDLIG UDVIKLING

Hvorfor gik udviklingen af eukaryoterne så langsomt i starten?

Jern og molybdæn er i små mængder nødvendige grundstoffer for eukaryoterne, og de er centrale for enzymer, som binder nitrogen (kvælstof). Hvis jern og molybdæn manglede som følge af, at de udfældedes af sulfider i havet, må tidlige eukaryoter have haft et evolutionært handicap i forhold til prokaryoterne, og det må have begrænset produktionen i havet. Man mangler direkte bevis, men det kan have været en sådan mangel på mineraler, som var grunden til, at eukaryoterne nærmest ikke udviklede sig i 800 mill. år, før vi kommer frem til slutningen af den proterozoiske periode. I perioden fra 2000 millioner år før nu til 1200 millioner år før nu skete der næsten ingenting. Carbon-isotoperne i havvandet, som er dokumenteret i kalksten fra denne periode, viser dette. Det var en periode med biologisk stilstand (stasis). Forud, frem til 2000 millioner år før nu, havde der derimod været store udsving (fra meget positive til meget negative værdier af andelen af det tunge carbon-13). I den biologiske stasis-periode var "d13C-tallet" omkring nul, og der var ingen udsving. Det tolkes som meget lav biologisk produktivitet. Dette varede indtil udviklingen blev kickstartet ved frigivelse af enorme mængder metaller som følge af erosion af kontinenterne under "sneboldklode"-istidsperioderne i den neoproterozoiske tid. Især blev udviklingen af de eukaryotiske organismer kickstartet. Fremkomsten af flercellede alger drev iltkoncentrationen i vejret ved effektiv fotosyntese. Det førte efterhånden til, at også dybhavene blev iltholdige.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER

Hvad er stamformen til den eukaryotiske celle?

Den nyeste fælles stamform til alt moderne eukaryotisk liv var ikke én organisme, men en gruppe mikroorganismer, der puljede deres genomer sammen. Ifølge rekonstruktionerne af livets træ benyttede disse stamformer formentlig DNA som arvemateriale. Eukaryote celler indeholder indre strukturer med særlige funktioner. De kaldes organeller (da de minder om organer i vores krop, som også har specielle funktioner).

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER

Hvornår udvikledes eukaryoterne?

Man kan ikke sætte et sikkert tidspunkt på, hvornår eukaryoterne opstod. Man har fundet usikre spor af organismer, som levede for 2000 millioner år siden, og som måske var eukaryote organismer. Det var en skelsættende begivenhed, da eukaryoterne fik aerobt energistofskifte ved at optage mitokondrierne, men molekylære stamtræer tyder på, at eukaryoternes stamtræ har endnu dybere rødder, og at deres udviklingslinie går lige så langt tilbage som forgreningen mellem arkebakterierne og eubakterierne.

En geolog, Stanley Tyler, som var interesseret i at finde jernmalm, fandt i 1953 fossilrigt flint, dannet af ca. 2100 mill. år gamle båndede hæmatit-jernlag (Fe2O3) i Ontario og Minnesota, bl. a. langs Lake Superior. De båndede jernlag var udfældet af ilt, dannet af fotosyntetiserende bakterier. Flinten kaldes "red chert" eller "jasper" og var kendt som "gunflint", fordi den brugtes som bøsseflint til at antænde krudtladningen i skydevåben. Fossilerne fandt han i "black chert" nær vandfaldet Kakabeka Falls og på nordkysten af Lake Superior nær byen Schreiber. Der var tusindvis af småkugler, småflasker og segmenterede tråde, alle under ca. 10 mikrometer tykke.

Da Stanley Tyler sammen med Harvard-palæobotaniker Elso S. Barghoorn publicerede opdagelsen i Science i 1954 vagte den ingen interesse. Først da der (to år efter Stanley Tylers død som 57-årig i 1963) i to artikler i Science i 1965 blev sat navne på organismerne (Gunflintia, Kakabekia, Eoastrion, Eosphaera, Huroniospora, Animikiea, Entosphaeroides), vagte det begejstring. Den anden artikel var af amerikaneren Preston Cloud, som havde skændtes med Elso S. Barghoorn om hvem, som skulle have æren. Det er aldrig blevet endelig afklaret, om dette er fossile eukaryote organismer, men deres specielle former kunne tyde på det. Man føler sig derimod sikker på, at nogle 1750 millioner år gamle fossilrester faktisk var eukaryote.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / FORSKEL FRA PROKARYOTER

Hvad er forskellen mellem eukaryoter og prokaryoter?

Eukaryoter har kerne og kernemembran, cytoskelet (aktin og tubulin), mitose, evt. kønnethed og meiose og mere end 1 kromosom i form af DNA, der er lineært og bundet til histoner, samt repetitivt DNA (dvs. lange gentagelser af de samme nukleotidsekvenser, som ikke afkodes til mRNA) og introner (som er stykker, der fraspaltes efter afkodning af DNA-strengen til mRNA; introner forekommer dog også hos arkebakterier).

Prokaryoter har ét kromosom, og det er cirkelformet. De øvrige nævnte egenskaber mangler hos prokaryoter. Ribosomernes størrelse er 80S og 18S hos eukaryoter og 70S og 16S hos prokaryoter (for henholdsvis den store og den lille ribosomkomponent; "S" er en enhed for molekylstørrelse, målt som sedimentationshastigheden under centrifugering).

Der er også andre forskelle mellem eukaryoter og prokaryoter. Bl.a. har mange eukaryoter fagocytose, fødevakuoler, mitokondrier (hos næsten alle eukaryoter), peroxisomer (enkeltmembran-kugler indeholdende peroxidaser og andre enzymer; de findes hos næsten alle eukaryoter; peroxidaser katalyserer reduktion af peroxid (brintoverilte) med forskellige elektrondonorer, og forhindrer derved ilt-giftvirkning; de indeholder intet genom, men synes at kunne dele sig), kloroplaster (hos fotosyntetiske eukaryoter), endoplasmatisk retikulum, lysosomer (der er afsnøringer af det endoplasmatiske retikulum og med indhold af hydrolytiske enzymer, der tømmes ind i fødevakuoler), Golgi-legemer (der er udvidelser af det endoplasmatiske retikulum; de indeholder intet genom, men kan dele sig)), mikrotubuli, centrioler, flageller og varieret form på grundlag af deres cytoskelet. Deres liniære kromosomer afsluttes med de såkaldte telomerer. I modsætning til hos bakterier kan kromosomernes replikation finde sted samtidigt flere steder på hvert kromosom. (Dette muliggør at væksten ikke som hos bakterierne er begrænset af replikationshastigheden, og man har foreslået, at eukaryoternes kromosomer på denne måde kan indeholde mere DNA end bakterier kan). Eukaryoterne har meget junk-DNA, som ikke bruges til proteindannelse, og som i mange tilfælde formodentlig ikke har nogen funktion, men kun er "parasitisk DNA" eller "selviske gener", der hænger på så længe bærerens fitness ikke nedsættes væsentligt deraf. Når en eukaryotisk celle har dannet mRNA må dette transporteres ud gennem huller i cellekernemembranen for at nå frem til ribosomerne i cytoplasmaet, hvor proteindannelsen kan ske. Transskriptionen (DNA->RNA) er altså rumligt adskilt fra translationen (RNA->protein).

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / DELING / MITOSE

Hvordan sker eukaryoternes kromosom-replikation i forbindelse med mitosen?

Eukaryoternes kromosomer deles (replikeres) før mitosen. Ved indledningen til mitosen er kromosomerne dobbeltstrengede (består af to kromatider). De to kromatider sidder kun sammen på ét sted, nemlig i centromeret. Ved celledelingen deler centromeret sig, og de to resulterende kromosomer trækkes til hver sin dattercelle.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / DELING / CENTRIOLET

Hvad er centriolet?

Eukaryoternes centrioler har betydning for adskillelsen af kromosomerne til døtrecellerne. Centriolet består af to, vinkelret på hinanden placerede, korte cylindre. Hver centriole-cylinder er opbygget af ni parallelle dobbelt-mikrotubuli.

Ved mitose-celledelingen vandrer den ene centriole-cylinder til cellens modsatte pol. Efter at kernemembranen er opløst og kromosomerne er blevet delt, vokser der mikrotubuli ud fra halvcentriolerne, og de fæstner sig til et centromér på hvert kromosom. Ved hjælp af disse mikrotubuli samles kromosomerne i cellens ækvatorialplan, centromererne deler sig, og de to sæt af homologe kromosomer trækkes derefter til hver side, hen mod centriole-cylindrene. Mekanismen sikrer den rigtige fordeling af kromosomerne i dattercellerne. Der er uklart, om centriolerne deler sig eller om den nye cylinder blot opbygges i nærheden af den eksisterende.

Flagellers basis (basalkorn) er en slags centriole. Hos nogle protister (primitive eukaryoter) fungerer centriolen samtidig som basalkorn for en flagel. Flagellen er desuden en udstrækning af cellemembranen, og indeholder ud over de 9 dobbeltmikrotubuli (som hos centriolen) også to centrale mikrotubuli. Dens bevægelighed skyldes indbyrdes forskydninger af de ni perifere mikrotubuli.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / CYTOSKELET

Hvordan er eukaryoternes cytoskelet opbygget?

Eukaryoternes cytoskelet er måske det vigtigste enkelttræk, når det gælder denne gruppes senere udvikling. Cytoskeletter består af to typer af proteinfilamenter: Aktinfilamenter af proteinet aktin, og tubulinfilamenter (mikrotubuli) af to typer af proteinet tubulin. Disse mikrotubuli er hule cylindre med større diametre end aktin. Begge typer understøtter cellen mekanisk, og begge er basis for cellens bevægelser (omflytning af organeller, celledeling, aktiv transport i cellen, bevægelighed i miljøet, flageller (cilier, fimrehår), amøboid bevægelse. Indbyrdes forskydning af parallelle fibriller frembringer bevægelserne ved hjælp af specielle proteiner (myosin i forbindelse med aktinfilamenterne, dynein i forbindelse med mikrotubuli) samt ATP-forbrug . Muskelceller hos dyr er baseret på aktin-myosin, i form af bundter af parallelle aktinfilamenter, som udfylder muskelcellen.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / CELLESTØRRELSE

Hvor stor kan en eukaryot celle blive?

Selv om eukaryotiske celler har indre aktiv transport af fødeemner, (dvs. ikke er begrænset af diffusionshastigheden vedr. føden), er de stadig afhængige af diffusion af ilt. Derfor kan en kugleformet eukaryot celle ikke blive over 1-2 mm.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTERNE / ACRITARKER

Hvad er acritark-organismerne?

Acritark-organismer er en slags samlebetegnelse for forskellige udviklingslinier, hvor de større former (dvs. over 50 mikrometer) anses for at have været eukaryoter. Acritarker (på engelsk: acritarchs) er forskellige mikrofossiler af mikroskopisk størrelse. De er kendt fra 1850 millioner år før nu og især frem til ca. 245 mill år før nu. De havde stor diversitet for ca. 1300 millioner år siden, gik drastisk tilbage under Sturtian/Varanger-istiden for ca. 800 millioner år siden, blomstrede igen op i Ediacaran-perioden (620-542 mill. år), og havde et pludseligt fald ved slutningen af Prækambrium. Men derefter udvikledes de igen, og acritark-organismerne havde den største diversitet i de senere perioder kambrium, ordovicium, silur og devon. Acritark-fossilerne kan identificeres ved deres struktur, og i visse tilfælde ved tilstedeværelsen af specielle kemiske stoffer. De har ofte en central hulhed omkring en væg med et eller flere lag.

De fleste acritark-fossiler er sikkert rester efter encellede livsformer. De kan have været hvilelegemer eller rester efter bakterier, dinoflagellater eller encellede marine alger. De udgør derfor en rodekasse, idet betegnelsen bruges om alt, som blot er små organiske strukturer, der ikke er syreopløselige (dvs. som ikke består af kalk eller kisel), og som man ikke kan henregne til noget andet. Acritark-fossiler kan let påvises i kalksten, når kalken fjernes med saltsyre, og de kan isoleres fra siliciumoxidrige kiselbjergarter ved at opløse bjergarten med flussyre. De findes i klipper, som er dannet ved, at døde organismer har bundfældet sig i havet og dannet sedimentære klipper.

De ældste acritarker målte blot 60-200 mikrometer (hvilket er typisk for nulevende protister, dvs. mikroskopiske eukaryoter). I senere lag findes der millimeterstore acritarker, og fra 900 mill. år gamle aflejringer kendes centimeterstore acritarker. Disse store former forsvandt derefter igen, og fra de fanærozoiske lag kendes igen kun de små former, som kendetegner størrelsen på de fleste nulevende, skalbærende protister. Det er blevet foreslået, at de store acritark-formers forsvinden skyldes, at de blev udkonkurreret af de nye flercellede dyreformer.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / DYR / KROPSFORM

Hvad bestemmer kropsformen hos dyr?

Nogle bestemte gener, kaldet hox-gener, regulerer andre geners aflæsning (transskription), og er dermed grundlaget for kropsformen. Disse gener er fælles for alle dyr (med undtagelse af dyriske svampe og nogle polypdyr). Den basale byggeplan for næsten alle dyretyper, fra rundorme til mennesker, repræsenterer derfor stort set kun variationer inden for et fælles tema. Dette grundlag blev altså etableret inden de vigtigste hovedgrupper af dyr opstod. Kun de dyriske svampe har stadig klare cellekoloni-træk og et begrænset antal celletyper – medens andre dyr har en præcis kropsform og mange celletyper, som meget tidligt i fosterudviklingen har fået defineret sin funktion.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTER / DYR / KROPSFORM

Hvad er metameri?

Metameri betyder duplikation af kropsafsnit som senere i større eller mindre udstrækning er blevet specialiserede. Dette fænomen er udviklet uafhængigt inden for mange dyregrupper. Eksempler er ledorme og leddyr, samt hvirveldyrenes oprindelige system af gællebuer (hvoraf de forreste senere blev udviklet til kæber og de næste hos pattedyrene endte med at blive til høreknogler).

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTERNE / EGENSKABER

Hvad er karakteristisk for eukaryoterne?

Eukaryoter er organismer, der har en cellekerne. Cellekerner er membranhylstre med arveanlæg i. Bakterier ( "prokaryoter ") har ingen membran, som adskiller deres arvemasse fra celleindholdet. Se mange flere oplysninger under spørgsmålet: "Hvad er forskellen mellem eukaryoter og bakterier".

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTERNE / OPSTÅEN / TID

Hvornår udvikledes eukaryoterne?

Eukaryoterne udvikledes ud fra de prokaryotiske organismer for formentlig 2100-1750 millioner år siden.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTERNE / OPSTÅEN / TID

Hvad er de ældst kendte eukaryoter?

Eukaryote biomarkør-molekyler (steroler, der er karakteristiske for den eukaryote cellemembran) er fundet helt tilbage til for 2700 mill. år siden (sen Arkæikum-tid). Et fossil, som kaldes Qingshania, der levede for 1700 mill. år siden, var en ret tyk trådform og anses for at være en overbevisende eukaryot. For 1400 mill. år siden var den snoede Grypania almindelig udbredt.

Grypania Grypania spiralis var en spaghetti- lignende, snoet organisme med en længde op til en halv meter. En så stor organisme kan ikke have været encellet med én kerne. Man ved ikke, om det var en meget stor, encellet organisme med mange cellekerner, men man gætter på, at den var flercellet. Den er fundet i gamle skiferlag i USA, Kina og Indien. Det vides ikke sikkert, til hvilken af de moderne Riger, den skal henføres, eller om den skal henføres til sit helt eget Rige. Hverken Qingshania eller Grypania viser tegn på celledifferentiation ifølge fossilfundene, og de havde tilsyneladende ingen specialiserede celler. Det kendes først hos den 1200 mill. år gamle fossile rødalge Bangiomorpha pubescens, der altså ikke var den første eukaryot. Ingen af de ældre eukaryote fossiler før rødalgen viste iøvrigt tegn på kønnethed. Fra for 1100 mill. år siden finder vi en hurtig forgrening (diversificering) af planktoniske eukaryote cellesamlinger. Dinoflagellater kendes fra 850 mill. år før nu. Grønalger (der gav ophav til planter) kendes 750 mill. år tilbage. I perioden for mellem 900 og 675 millioner år før nu var der af delvis ukendte årsager (men bl.a. omfattende istider) et fald i mængden og forskelligheden af livet.

På trods af huller i vores viden om, hvilke organismer der levede på Jorden for så længe siden, er der ingen tvivl om de store linier: Hvis man ser på den én milliard år lange periode fra 1700 til 700 mill. år før nu er det tydeligt, at der i den første halvdel, indtil for 1200 millioner år siden, var langt færre forskellige livsformer end i de efterfølgende halvdel, hvor formerne blev meget mere talrige. Det ser desuden ud til, at evolutionsudviklingen skete langsommere i den proterozoiske periode end i den efterfølgende fanærozoiske periode.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTERNE / OPSTÅEN / TID

Hvornår udvikledes de forskellige eukaryotiske grupper?

De fleste af de store eukaryote Riger kom til stede i løbet af perioden fra mesoproterozoisk tid (1600 mill. år siden og frem) til tidlig neoproterozoisk tid (600 mill. år siden og frem). (Det gælder bl. a. rhodofytter, stramenopiler, alveolater og grønne planter). Denne opblomstring kaldes undertiden for den eukaryote evolutions 'Big Bang'. Den eukaryote celletype, som efterhånden udvikledes hos flercellede organismer, kunne i modsætning til arkebakterier og bakterier differentiere til forskellige celletyper – hos planter f.eks. til rødder og blade, hos dyr f.eks. til muskelceller, nerveceller osv. Dette revolutionerede livet.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTERNE

Har evolutionen af eukaryoter frembragt mange forskellige former?

Evolutionen har nok frembragt mange former, men faktisk fik kun få former virkelig succes. Tilbage efter de omfattende uddøen-episoder blev nemlig kun nogle få former, men disse fik derefter enorm succes. Denne succes viste sig i form af udvikling af talrige arter, men ikke i udvikling af nye anatomiske grundformer.

LIVETS UDVIKLING / EUKARYOTERNE

Opnåede eukaryoterne deres største diversitet på tidligt eller sent tidspunkt?

Studiet af livstræet på Jorden har vist, at den største diversitet med hensyn til forskellige anatomiske grundformer (ikke antallet af arter) blev nået meget tidligt i udviklingen af de flercellede organismer. Senere uddøde de fleste af disse tidlige forsøg på anatomiske livsformer.

LIVETS UDVIKLING / FISK

Hvornår udvikledes de første fisk?

Fisk kendes fra 440 mill. år før nu. (Fossiler af den ældste fiskegruppe, acanthoderne, kendes bl. a. fra Grønland).

LIVETS UDVIKLING / FLERCELLEDE / OPSTÅEN / TID

Hvornår udvikledes de flercellede organismer?

Så tidligt som for 2 milliarder år siden holdt nogle celler op med at adskilles, når de havde delt sig. De udviklede sig dermed til Jordens første flercellede organismer. Det var omkring samme tidspunkt, for ca. 2000 mill. år siden, at miljøet på landjorden ændredes fra en verden, hvor ilt var sjældent som frit stof, til en stadig mere oxygeret verden. Det ses af, at der fra dette tidspunkt dukker røde jorde og sedimenter op (laterit-palæosol, redbeds). De skyldes ilt (O2) i atmosfæren. Omkring denne tid ophører også dannelsen af de båndede jernsedimenter, som tegn på, at der nu er så meget ilt i havet, at ferrojern, som udsendes fra vulkansk aktivitet ved midt-oceanryggene under havet, meget hurtigt møder ilt, og derfor udfælder som oxiderede jernforbindelser. Fænomenet "opløst ferrojern" findes ikke mere i havet. Fra denne tid, for ca. 2 milliarder år siden, kendes de første mikrofossiler af eukaryoter, som bruger ilt til deres stofskifte.

De allerfleste af de flercellede organismer er opstået senere end for 600 millioner år siden, dvs. i mindre end en syvendel af Jordens historie.

Kolonidannende dyr er en slags gentagelse af den udvikling, hvor cellekolonier blev til flercellede dyr. Mange polypdyr er kolonidannende, f.eks. koraller, og blæregobler er kolonier, hvor de enkelte individer har specialiserede funktioner, f.eks. kolonitransporterende individer, fødeoptagende individer, reproduktive individer (reduceret til gonader) – Nogle af cellerne kan uden problem ofre sig for helheden, fordi alle cellerne er opståen som en klon med samme arveanlæg.

LIVETS UDVIKLING / FLERCELLETHED / FORDELE

Hvad er fordelene ved flercellethed?

Flercellethed medfører naturligvis først og fremmest, at organismen kan opnå større størrelse. Der er en konkurrencefordel ved at være stor. En stor organisme kan overskygge andre, og den vil kunne optage mere næring end små organismer og oplagre næringen i længere tid. Desuden kan en stor organisme bedre tåle angreb fra fjender.

Encellede organismer har svært ved at udvikle mange forskellige former. Det er derfor klart, at morfologisk udvikling ikke kunne begynde, før organismerne blev flercellede. Men flercellethed var ikke nok. Der udvikledes talrige linier af eukaryoter, hvor organismerne havde mange ens celler, uden at dette medførte morfologisk udvikling. Morfologisk udvikling skete først, da kønnet blev udviklet (Se: "Hvornår udvikledes kønnet").

LIVETS UDVIKLING / FOTOSYNTESE / OPSTÅEN / BAKTERIER

I hvilke organismer opstod fotosyntese først?

Det var bakterier, ikke planter, som opfandt fotosyntesen. Nogle bakterier udviklede et stofskifte, som kunne høste energien fra sollyset.

LIVETS UDVIKLING / FOTOSYNTESE / OPSTÅEN / PLANTER

Hvordan er planternes fotosyntese opstået?

En moderne plantecelle fanger lyset ved hjælp af to forskellige proteingrupper: Det såkaldte "fotosystem-1" har proteinmolekyler, som anvender sollys til at omdanne kuldioxid, så dets carbon- og iltatomer bruges til at lave kulhydrater. Det såkaldte "fotosystem-2" har derimod proteinmolekyler, som anvender sollys til at spalte vand til hydrogen og oxygen for plantens åndingsproces. Nogle tidlige bakterier anvendte fotosystem-1, medens andre bakterier anvendte fotosystem-2. De tidligste fotosyntetiserende organismer menes at være purpurbakterier, som benyttede fotosystem-1, men som ikke brugte fotosystem-2, og som derfor ikke dannede ilt. Ved den første form af fotosyntese dannedes altså ikke ilt.

Undersøgelser viser, at den moderne fotosyntese opstod ved udveksling af gener mellem forskellige organismer. Derved kom fotosystem-1 og fotosystem-2 til at være i samme celle. På den måde opstod den iltproducerende fotosyntese. Ilten var et spildprodukt ved processen. Fotosystem-proteinerne udvikledes for mindst 2,7 milliarder år siden, og sandsynligvis var fotosystem-1 og -2 samlet i samme celle tidligere end for 3,7 milliarder år siden (som Minik Rosings og Robert Frei's undersøgelser tyder på). Det er måske muligt, at fotosyntese kan være udviklet ved de undersøiske varme kilder. Men i så fald har fotosyntesen kun kunnet udnytte varmekildens svage infrarøde lys. Der findes faktisk grønne svovlbakterier, som udnytter dette svage infrarøde lys ved varme kilder. Men det er mere sandsynligt, at fotosyntese udvikledes, hvor der var adgang til sollys og at de grønne svovlbakterier senere har tilpasset sig livet ved de varme kilder.

LIVETS UDVIKLING / FOTOSYNTESE / OPSTÅEN / PLANTER / KLOROPLASTER

Hvordan er kloroplaster (grønkorn) opstået?

Formodentlig er kloroplaster opstået flere gange uafhængigt af hinanden. Deres funktion er ilt-fotosyntese, og deres historie er kompliceret. Fotosyntetiske endosymbionter optræder hyppigt i forskellige eukaryot-grupper. Hos dinoflagellater og cryptomonade-flagellater og andre er kloroplasten en andengenerations-symbiont, idet kloroplasten repræsenterer resten af en endosymbiotisk eukaryot med kloroplaster. Der er tilsvarende flere sæt membraner omkring kloroplasten.

Kloroplasternes vigtigste fotosyntesepigment er klorofyl-a. Grønalger og planter har desuden klorofyl-b, kiselalger og brunalger m. fl. har klorofyl-c. Pigmenter for orange og grønt lys (phycocyanin og phycoerythin) findes i rødalger og i cyanobakterier. Cyanobakterien Prochloron har klorofyl-b.

Der er sket udvikling af kloroplasterne. Nogle af deres gener er flyttet til eukaryotens egen cellekerne, men ikke så mange som det kendes fra mitokondrierne, hvilket viser at optagelsen af kloroplaster (i form af symbiose med cyanobakterier) er sket senere, hvorimod symbioseoptagelsen af mitokondrierne er skete langt længere tilbage i tid.

LIVETS UDVIKLING / FOTOSYNTESE / OPSTÅEN

Hvordan kan fotosyntese være opstået?

Pyrit-mineralet (svovlkis, FeS2) kan have været stedet, hvor fotosyntesen opstod. Dette kan være sket ved at krystallerne fangede sollyset. Det er måske ikke tilfældigt, at mange enzymer i moderne fotosyntetiserende organismer er metalproteiner, som indeholder svovl-jern grupper. Den allerførste fotosyntese kan være sket inden for den 10 nm beskyttelseszone på pyritkrystalfladerne, hvor UV-lysets energi optages af pyritten og bliver spredt til varme, og derved ikke skader molekyler, som dannes på stedet.

LIVETS UDVIKLING / FUGLE

Hvornår udvikledes fugle?

Fugle kendes fra 150 mill år før nu (sen-Jura)-fossilet Archaeopteryx. Hos det kun 25 cm store fossil Confuciusornis fra Kinas tidlige Kridt for ca. 130 mill. år før nu var kroppen mere kompakt som hos senere fugle, og flyvemuskulaturen var arrangeret mere effektivt, idet der f.eks. var en begyndende kam på brystbenet til fæste af kraftig brystmuskulatur. Den havde mistet tænderne og havde et næb, men mindede på mange andre områder stadig om dinosaurgruppen dromaeosaurerne. Kun typer, som tilhørte gruppen Neornithes, overlevede Kridt/Tertiær-grænsen. Denne fuglegruppe opstod i sen-Kridt. I en periode var de største rovdyr på landjorden fugle, tilhørende Diatrymidae-familien i Eocæn, som blev op til 2 m høje, eller den senere Phorusrhacidae familie efter overgangen til Oligocæn, som blev op til 3 meter høje. Fuglene inddeles i de "gamle fugle", som omfatter strudsefugle og uddøde moa'er og den 500 kg tunge elefantfugl på Madagaskar, som uddøde for mindre end 1000 år siden, og som var den største af alle fugle. I gruppen "nye fugle" udgør spurvefugle over halvdelen af arterne. Pingviner og pelikaner kendes fra Eocæn. I midt- og sen-Eocæn blev det koldere, hvilket medførte rig artsudvikling blandt pingvinerne. Eocæntiden sluttede for 34 mill. år siden, så pingviner har altså eksisteret i så lang tid.

LIVETS UDVIKLING / GENTAGELSE, JORDEN

Ville livet kunne dannes forfra på Jorden i dag?

Paradoksalt nok udviklede livet sig under forhold, som ville dræbe os øjeblikkeligt – uden ilt i atmosfæren og med giftig blåsyre og formalin i havet. Omvendt vil livet ikke kunne dannes igen på Jorden. Hvis man tænkte sig, at alt liv på Jorden forsvandt i morgen, ville de processer, som i sin tid medførte, at livet udvikledes, ikke kunne ske påny. Bl.a. ville luftens indhold af ilt forbrænde de organiske molekyler, som livet skulle opstå af.

Cyanid var byggesten for mange komplekse organiske stoffer, f.eks. aminosyrer og nukleinsyrer, men i dag ville cyanid blive ødelagt af ilten i atmosfæren,

LIVETS UDVIKLING / GENTAGELSE, UNIVERSET

Ville livet kunne dannes på andre planeter end Jorden?

Livet som vi kender det, ville ikke kunne opstå på Jorden igen, men det ville kunne opstå på en anden planet.

LIVETS UDVIKLING / GRAMNEGATIVE BAKTERIER / ANTIBIOTIKA

Hvordan beskytter Gram-negative bakterier sig mod antibiotika?

Gram-negative bakterier beskyttede sig mod antibiotika med en ekstra cellemembran

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / SULFID-HYPOTESEN

Hvorfor varede det længe inden ilten begyndte at ophobes i atmosfæren? (Fosfor-hypotesen)

Der gik ca. 2500 millioner år, inden cyanobakteriernes iltproduktion fik stor indflydelse på iltkoncentrationen i vand og luft. Man har hidtil forklaret denne enorme forsinkelse med, at ilten først skulle udfælde al den opløste ferrojern, som fandtes i havet. Nu har man opdaget, at de udfældede jernaflejringer (som findes i form af de såkaldte "båndede jernsedimenter") er rige på phosphater, som absorberes til overfladen af jernoxid-mineralerne. Indtil for ca. 1900 millioner år siden var dette hæmmende for bakterierne. Phosphor indgår i energimolekylet ATP, nukleinsyrer og lipidmembraner, og er derfor afgørende for livet. Først ca. 1800 mill. år før nu stoppede dannelsen af de båndede jernsedimenter, hvorved phosphorindholdet i havet ifølge beregninger blev i størrelsesordenen tidoblet. I løbet af perioden fra 2200 til 1800 mill. år før nu kollapsede denne jernoxid/phosphat-balance, som hæmmede cyanobakterierne og dermed iltproduktionen. Hvorfor dette kollaps skete er stadig noget af et mysterium. Der er i hvert fald to teorier:

1) Jernkoncentrationen i havet som konsekvens af, at spredningen af havbunden blev langsommere, fordi den undersøiske vulkanisme formindskedes. Opvæltende basaltmagma i havbunden er den vigtigste kilde til nyt jern. Mindre dannelse af båndede jernsedimenter ville efterlade mere opløst phosphor i havet, og dette ville øge cyanobakteriernes produktion, og iltdannelsen herfra ville til sidst fjerne opløst jern fra havvandet, hvorefter iltkoncentrationen endelig ville kunne stige i havet og i atmosfæren.

2) Jernet blev udfældet af sulfid: Donald Canfield fra Syddansk universitet i Odense har fundet bevis for, at der var en stadig stigende mængde sulfationer i havvandet fra 2300 mill. år før nu. Han foreslår, at disse sulfat-ioner må være blevet anvendt af sulfat-reducerende bakterier i dybhavet, der lavede sulfat om til svovlbrinte (hydrogensulfid, H2S). Han foreslår, at det altså må have ført til øget dannelse af sulfider, som er kendt for at kunne udfælde jern. Det kan have været disse sulfid-ioner fra dybhavet, som ved at udfælde jern afbrød den forsyning med opløselig ferrojern (Fe + + ), som var nødvendig for, at der kunne dannes båndede jernsedimenter på iltrigt, lavt vand. Donald Canfield fra Odense foreslår, at situationen var sådan, at der var en iltrig zone nær overfladen og iltfrit i dybden. Sulfiderne nær havbunden udfældede ikke kun jern, men mange andre metaller, som derved kom til at mangle i havvandet i dette lagdelte hav. Dette kaldes "hypotesen om den næringsfattige Jord" (på engelsk kaldet "The Malnourished Earth hypothesis ").

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / SULFID / NUTID

Hvor produceres sulfid i nutiden?

I nutiden er sulfid-produktion begrænset til undersøiske varme kilder ( "hydrotermal vents"), og det meste jern fjernes ved at reagere med ilt i sedimenter på havbunden.

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION

Hvor længe var atmosfæren fattig på ilt?

Atmosfæren var fattig på ilt i tiden op til 2500 mill. år før nu. Det ved man, fordi der i flodaflejringer fra denne tid findes sandkorn af svovlkis og uraninit. Det er mineraler, som kun sjældent findes i yngre aflejringer, fordi de let iltes. For ca. 2300 millioner år siden var denne jernbuffer opbrugt. Da ilten ikke kunne bindes af opløst jern, begyndte ilten at hobe sig op i atmosfæren. De yngste båndede jernmalme er 1700 mill. år gamle. På det tidspunkt blev iltindholdet i havvandet så stort, at jern ikke kunne forekomme i opløst form i havet, sådan som det tidligere havde kunnet.

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION

Hvornår blev atmosfæren iltrig?

For ca. 1800 millioner år siden dannedes Jordens oxygenrige atmosfære, og iltkoncentrationen nåede først til en mere eller mindre moderne koncentration af ilt i atmosfæren for ca. 1500 millioner år siden. Det tog cyanobakterierne ca. 2000 millioner år, eller ca. 40% af Jordens hidtidige historie indtil nu, at opbygge denne iltkoncentration. Med denne voldsomme miljøændring kom der efterhånden en kraftig opblomstring af planter. Planter har nemlig brug for ilt. (Da planter også producerer ilt, er det omvendt tænkeligt, at den senere iltophobning i atmosfæren var en følge af planteudviklingen). Skiftet til en iltrig atmosfære kan ses i jordlagene, for nu reagerer mineralerne med ilt; derimod kan man ikke finde mineraler, som har reageret med ilt, i jordlag ældre end 2300 millioner år. Visse rødfarvede sedimentbjergarter viser, at de blev dannet, da der var rigeligt med fri ilt i luften og havet. Sådanne "Red Beds" kan have forskellige "jordfarver", bl. a. brunt, gult og orange. De er afsat i rindende vand (alluviale aflejringer af helt oxideret jern). Et eksempel er Neksø-sandsten, som bruges til bygninger. Denne røde, rustholdige sandsten er 600 mill. år gammel. De ældste røde sandsten er 2200 mill. år gamle. Deres tilstedeværelse viser, at Jordens atmosfære og havet var blevet oxiderende.

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / KRYBDYR

Hvilken betydning har iltkoncentrationen haft for krybdyrs udvikling?

Andre forsøg har vist, at variationer i iltindholdet påvirker krybdyr, fortæller palæontologen John M. Vanden Brooks fra Yale University..

Under normale betingelser i dag klækkes den amerikanske alligator (Alligator mississippiensis) 65-70 dage efter, at æggene er lagt. Hvis alligatoræggene placeres i forseglede 20-liters akvarier under kontrolleret iltkoncentration, kan man vise, at hvis iltkoncentrationen holdes på 16% (og ikke som i dag ca. 21%), forsinkes fosterudviklingen næsten en uge. Hvis der derimod er 27% ilt accelereres fosterudviklingen med knapt 1 uge. Ved over 27% iltindhold i luften fordobles dødeligheden, formentlig på grund af iltningsskader på vævet.

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / PATTEDYR

Hvilken betydning har iltkoncentrationen haft for pattedyrs udvikling?

I Trias-tiden opstod de første forfædre til pattedyrene. Ud over at have tilpasninger i skelettet, som tydede på en aktiv levevis, var disse dyr ”varmblodede”, dvs. ensvarme. Dette er endnu en iltkrævende mekanisme.

Studier af DNA fra dyr, som lever i dag, tyder på, at pattedyr udvikledes for mellem 100 og 65 millioner år siden (i Kridttiden). Det var et tidspunkt, hvor iltkoncentrationen var temmelig konstant på ca. 16%. (Det var højere, end det havde været på noget tidspunkt siden den lave iltkoncentration for ca. 200 millioner år før nu på Trias/Jura-grænsen. Mange pattedyr forblev små, men nogle blev store og levede som rovdyr af unge dinosaurer (at dømme ud fra, at et pattedyrfossil blev fundet med talrige dinosaurknogler i maven).

Et pattedyrs meget udviklede hjerne og dets varme krop kræver rigeligt med energi. Omkring en trediedel af et pattedyrs energiforsyning bruges til hjernen. Pattedyr behøver pr. vægtenhed typisk 3 gange mere ilt i forhold til krybdyr.

Eftersom fosteret hos pattedyr kun får sit ilt via moderens blod, kan fosteret kun udvikles i en iltrig atmosfære.

Fra for ca. 50 mill. år siden (i Eocæn-perioden) steg iltindholdet i luften hurtigt. Gennem de næste 5 mill. år steg det til 21%, og den globale temperatur steg ca. 7°C.

Både planter og dyr trivedes under disse forhold. DNA-studier tyder på, at de fire store linier af moderne flagermus, som er flyvende pattedyr med yderst iltkrævende aktiviteter, opstod i løbet af denne periode.

Stigningen i iltkoncentrationen fortsatte igennem mange millioner år, men med lavere hastighed. Forfædrene til artiodactyl-ordenen, der omfatter kvæg og antiloper samt de fleste af de andre nulevende store planteædere, opstod i løbet af denne periode.

For ca. 25 millioner år siden (i Miocæn) toppede iltkoncentrationen ved ca. 23% ilt i atmosfæren. (I nutiden har vi 21% ilt, så der var næsten en tiendedel mere ilt i atmosfæren for 25 millioner år siden i forhold til nutiden). Mange pattedyr var blevet kæmpestore. Nogle kæmpe­dovendyr var 5 meter lange.

Det største landpattedyr nogensinde var Indricotherium transouralicum kaldet ”Indricotheres” (tidligere kaldt Baluchitherium, og nu foreslået indført i slægten Paraceratherium). Dyret udvikledes i sen Eocæn-tid, levede i Oligocæn-tiden (ca. 34 – ca. 23 mill. år før nu) og uddøde i tidlig Miocæn-tid. Disse dyr levede omkring Vestkina, men uddøde, da det Indiske kontinent kolliderede med Asien, så Himalaya-bjergene dannedes og klimaet blev koldere og tørrere i Miocæn-tiden, hvor landet hævedes.

”Oligocæn” er et græsk ord : oligos=få, ceno=ny. Navnet hentyder til, at der kun kom få nye dyr i perioden (modsat den eksplosion, der havde været i den foregående Eocæn). Fra midt i Oligocæn nåede pattedyrene gigantiske størrelser, op til 4,5 meter og ca. 15 ton.

Mennesket var ikke udviklet endnu, men et menneske ville have nået Indricotheres til knæene. De var lidt større end den største elefant-art (hvaler er langt større; den største dinosaur var sauropoden Argentinosaurus, måske 40 m lang og 100 ton tung, der levede i Sydamerika for ca. 100 mill. år siden i sen-Kridt). Nutidens næsehorn er slægtninge til Indricotheres, men de udvikledes fra lette, hurtigløbende dyr.

Efter at iltkoncentrationen i atmosfæren havde toppet begyndte den at glide ned mod vores nuværende niveau. Mange af verdens kæmpepattedyr uddøde i denne forbindelse.

Nogle tilfælde af masseuddøen, såsom dinosaurernes forsvinden for 65 mill. år siden, er altså blevet tilskrevet sammenstød med en stor meteor, men mange tilfælde af uddøen kan være forårsaget af noget så simpelt som ændringer i luftens indhold af ilt.

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / ÆNDRINGER

Hvordan har iltkoncentrationen svinget under livets udvikling?

For ca. 2 milliarder år siden var det atmosfæriske iltkoncentration 1-2% af den aktuelle iltkoncentration, – (dvs. at eftersom vi i nutiden har 21% ilt, var der dengang højst 0,2-0,4% ilt i atmosfæren). Dette tal kendes, fordi man har fundet 2,2 milliarder år gamle korn af pyrit (FeS2) og uraninit (UO2), som har været aflejret på land eller som har været udsat for sandslibning, og sådanne mineralkorn ville ikke kunne eksistere ved højere iltkoncentration end dette tal. (Med højere iltkoncentration ville pyrit hurtigt blive oxideret til sulfat og rust, og uraninit ville blive oxideret til vandopløselige uransalte. Netop omkring for 2 millioner år siden dannedes de største uranforekomster, idet iltkoncentrationen nu var blevet så høj, at uransaltene på landjorden blev udvasket med floder, men derefter igen udfældet i havet, som stadig var overvejende iltfrit og derfor kemisk reducerende. Sådanne steder kan man i dag bryde uranmalm.

For ca. 600 mill. år siden må atmosfærens iltindhold været steget til ca. 10% af den nuværende, dvs. ca. 2% ilt. Dette synes at være et minimum for de lidt større dyr, der opstod på dette tidspunkt.

Det er sandsynligt, at kun overfladevandet i havene var iltholdige igennem Prækambrium – dvs. f.eks. som Sortehavet i dag, der er konstant iltfrit i 150-200 m dybde.

Gennem den 60 millioner år lange Kultid (Carbontiden) skete der en jævn stadig forøgelse af iltindholdet i luften. De første krybdyr udvikledes for ca. 350 millioner år siden, dvs. i Kultiden. Disse krybdyrforfædre oplevede iltkoncentrationer på over 27%. De første dyr, som lignede krokodiller, dukkede først op for ca. 220 millioner år siden (i Trias), da iltkoncentrationen var faldet til ca. 16%.

Når iltindholdet faldt, gik det ud over biodiversiteten. De fleste tilfælde af masseuddøen på Jorden skete under eller lige efter i-geologisk-tidsmålestok-pludselige fald i luftens iltindhold, siger palæontologen Peter D. Ward fra University of Washington i Seattle.

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / OMSÆTNING

Hvor stor er iltomsætningen ved fotosyntese og ånding?

Omsætningen af ilt gennem fotosyntese og efterfølgende respiration er beregnet til at være 30.000 millioner ton O2 pr. år. Den nuværende koncentration af ilt i atmosfæren er 1.200.000.000 millioner ton O2. Af det ialt igennem Jordens historie dannede iltholdige organiske stof er en del oplagret i form af fossilt brændstof, biologisk-dannet reduceret svovl og biologisk-dannet methan, der er begravet i sedimenter eller sedimentære bjergarter. Det modsvares af et overskud af ilt, som dels findes i atmosfæren (for 4% af denne overskuds-ilt), dels er bundet til svovl som sulfat (38% af overskuds-ilten) og dels er bundet til jern (58% af overskuds-ilten). 96% af det ilt, som er dannet gennem 3,5-3,8 milliarder år på Jorden, er altså blevet brugt til at oxidere jern og svovl. Kun 4% er tilbage i atmosfæren som fri ilt. Disse 4% udgør 1.200.000.000 millioner ton O2, dvs. 1,2 x 10(15) ton. Omsætningstiden for denne ilt i atmosfæren er kun ca. 4000 år, og denne omsætning skyldes den aktuelle fotosyntese og respiration. Det samlede overskuds-ilt er 30.000.000.000 millioner ton O2, dvs. 3 x 10(16) ton. Denne mængde svarer til akkumuleret organisk stof og reduceret svovl. Der er altså igennem livets historie på Jorden, hvis vi regner med at livet have eksisteret i 4000 millioner år, ophobet ilt svarende til 7.500.000 ton ilt pr. år. Denne årlige ophobning er 20.000 gange mindre end den aktuelle årlige omsætning af ilt gennem fotosyntese og respiration (som er 1.200.000.000 millioner ton O2 / 4000 år = 30.000 millioner ton O2 pr. år).
(Kilde: Tom Fenchel: "Det første liv", s.245, Gad 2000).

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / DYR / ANAEROBE

Findes der anaerobe dyr?

Anaerobe dyr kan ikke eksistere, fordi dyr skal bruge ilt til forskellige ting. Ilt indgår i syntesen af steroler, der er en fundamental komponent i eukaryoternes cellemembran. (Nogle protister, dvs. mikroskopiske eukaryoter, kan syntetisere en type steroler ved hjælp af anaerobe processer).

Fri ilt indgår i syntesen af kollagen. Stoffet kollagen er nødvendig for at dyr har en fast form, og ikke klasker sammen. Kollagen indgår i bindevæv.

Derfor findes der ikke egentlige anaerobe dyr.

Hos karplanter findes en analogi til kollagen, nemlig lignin (vedstof), som, evt. i komplekser med cellulose, giver mekanisk styrke og svær nedbrydelighed overfor svampe- og bakterieangreb. Lignin-dannelse kræver adgang til ilt. (Nedbrydning af lignin skyldes svampe og visse aerobe bakterier, men nedbrydning kan ikke ske uden iltens tilgængelighed – dette er grunden til, at gamle vikingeskibe har kunnet bevares i det iltfrie miljø i bunden af søer og have; hvis træ kun bestod af cellulose ville det hurtigt være blevet nedbrudt, også i anaerobe miljøer).

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / GIFTVIRKNING

Hvorfor er ilt giftigt?

Der er flere årsager til, at ilt er giftigt. En række enzymer, især enzymer som er vigtige for anaerobe organismer, er meget følsomme for ilt. (F.eks. hydrogenase, [der katalyserer processen mellem H2 og 2H+ + 2e- (begge veje)], nitrogenase, der er centralt for kvælstoffixering, visse jern-svovl-elektrontransportenzymer, og ved syntesen af bakterieklorofyl. Disse enzymer opstod, da Jorden var uden ilt, og alt liv var anaerobt, og de har så ikke siden udviklet modstandsdygtighed over for ilt.

Iltradikaler ødelægger DNA (et iltradikal har en ukomplet ydre elektronskal, og er derfor meget reaktiv – dvs. opsat på at få fyldt elektronskallen op; selve iltmolekylet O2 er forholdsvis stabilt og derfor ikke i sig selv giftigt, undtagen ved ufuldstændig reduktion af molekylet). Mange ilttålende bakterier lever ved meget lavt ilttryk. Vores celler lever i et mikroaerobt miljø. Mitokondrierne fungerer typisk ved ilttryk på nogle få procent, eller ned til 0,1%, af det atmosfæriske ilttryk. Mange aerobe mikroorganismer er mikroaerobe, ligesom mitokondrierne.

LIVETS UDVIKLING / ILTKONCENTRATION / DINOSAURERNE

Hvilken betydning har iltkoncentrationen haft for dinosaurerne?

Den lange periode, hvor iltniveauet steg jævnt gennem Trias-perioden, synes at have muliggjort en omfattende biologisk udvikling. Grupper af relativt små krybdyr, som havde overlevet Perm-masseuddøen, udviklede sig til store og mere adrætte krybdyr. Allerede 15 millioner år efter den store masseuddøen dukkede de første dinosaurer op.

Kropsplanen for dinosaurerne omfattede ændringer i hofte- og ankelled, som muliggjorde en opret position på to ben og dermed øget bevægelighed. (Ligesom mennesket ændredes ud fra abelinien!) Det højere iltindhold i luften muliggjorde udvikling af mere bevægelige dyr, fordi deres stofskifte kunne øges. At dømme efter dinosaur-forekomster nær polerne, og sedimentfund af fossiler, som viser påvirkning af permafrostlaget, har de været varmblodede.

I Triasperioden opstod tilmed de første flyvende hvirveldyr. Det var flyvende krybdyr: De langhalede flyveøgler, rhamphorhynchoiderne, der fangede insekter, padder eller fisk. De var ½-1 meter lange og havde en lang hale – i modsætning til de senere, større flyveøgler, pterodactyloiderne, der havde kort hale. De langhalede flyveøgler levede fra slutningen af Trias til slutningen af Jura – med et overlap til de korthalede flyveøgler, der levede fra midt i Jura til slutningen af Kridt-tiden.

Studier af rhamphorhynchoid-fossiler tyder på, at de ikke kun svævede, men også baskede med vingerne. En sådan livsstil må have krævet store mængder føde og rigeligt med ilt for at kunne udtrække den nødvendige energi af føden. Flyveøglerne levede i perioden 220-65 mill. år før nu, altså i 155 millioner år.

LIVETS UDVIKLING / INSEKTER

Hvornår udvikledes de første insekter?

Insekter kendes fra 400 mill. år før nu (Devon-tiden).

LIVETS UDVIKLING / KAMBRIUM / ALUNSKIFER, BORNHOLM

Kan man finde fossiler fra Kambrium i Danmark?

Der findes lag fra Kambrium på Bornholm. Den særlige "alunskifer" er en sort, lerholdig skifer, der er dannet på iltfri havbund fra mellem-Kambrium ca. 513 mill. år før nu til i sen Ordovicium for 444 mill. år siden. Den indeholder algerester og tungmetaller, samt kalkmineralknolde med ca. 1/2 milliard år gamle trilobitter, som altså med held kan findes på Bornholm.

LIVETS UDVIKLING / KAMBRIUM / BURGESS-SKIFER

Hvad er Burgess-skifer fossilfundet?

Den bedste fossilsamling fra Kambrium er det berømte 520 mill. år gamle Burgess-skifer (Burgess Shale) fra British Columbia i Canada, opkaldt efter findestedet, Burgess Pass. Dette fund er lidt yngre end Chenjiang-fossilerne. I modsætning til de fleste andre fossilsteder, der er havbundssamfund, indeholder dette også fritsvømmende former, som er fanget af et pludseligt mudderskred ved foden af et kalkstensrev. Her er fundet rester af flere af nutidens dyrerækker, bl. a. leddyr og chordater (dyr med rygstreng). Man diskuterer om de blødformede arter, som findes som fossiler her, er forstadier til nutidens liv, eller former, som hurtigt uddøde. Lignende dyresamfund er fundet i Sirius Pas i NØ-Grønland.

LIVETS UDVIKLING / KAMBRIUM / EVOLUTION / ÅRSAG

Hvorfor skete der en meget hurtig evolution i Kambrium?

Praktisk talt alle nutidens store organismegrupper, "Riger" (Phyla), dannedes ved overgangen til Kambrium og i tiden derefter. Evolutionshastigheden på denne tid var over 20 gange hurtigere end normale evolutionshastigheder. En tilsvarende hurtig evolution er aldrig nogensinde indtruffet sidenhen. Denne unikke evolutionære udviklingseksplosion skete ifølge en teori samtidig med en anden unik begivenhed i Jordens historie: Der skete på dette tidspunkt en 90 graders ændring i retningen af Jordens omdrejningsakse – set i forhold til kontinenterne (ikke i forhold til solen og Jordens rotationsplan). Joseph Kirschvink, som er geolog ved Californiens teknologiske institut (Caltech), var leder af det studie, hvor dette blev beskrevet (publiceret 25. juli 1997 i Science). Han tænker sig, at en større omorganisering af kontinentpladerne under den sidste del af Prækambrium ændrede balancen for massen inde i Jorden. Det betød, at områder, som tidligere var nord- og sydpoler, kom til at ligge ved ækvator! To modsatstillede punkter på ækvator blev de nye nord- og sydpoler! "Livet udviklede sig galopperende i forskellige retninger for ca. 1/2 milliard år siden," siger Joseph Kirschvink. "Det begyndte for ca. 534 millioner år siden, og 15 millioner år senere havde livet stabiliseret sig på meget mere diverse niveauer". Geofysiske undersøgelser har vist, at alle store kontinenter i løbet af dette samme tidsinterval oplevede en omfattende og hurtig bevægelse. David Evans, der som studerende ved Caltech var medforfatter på publikationen, siger, at det er meget vanskeligt at få store kontinenter til at bevæge sig med hastigheder på over nogle få "feet per year", som det blev konstateret ved undersøgelserne. Typisk er hastigheden af kontinentplader kun nogle få "inches per year". Denne pladetektoniske hastighedsbegrænsning har Jorden f.eks. overholdt gennem de sidste 200 mill. år. Geofysikere har i over et halvt århundrede vidst, at den del af planeten, Ediacaran-fauna som er fast – men dog plastisk – kan bevæge sig hurtigt i forhold til Jordens omdrejningsakse ved en proces, som kaldes "sand polvandring" (eng.: "true polar wander ").

LIVETS UDVIKLING / KAMBRIUM / GRAPTOLITTER

Hvordan levede graptolitter?

På Bornholm kan man i skifer finde fossiler af de graciøst forgrenede kolonilevende dyr, som kaldes graptolitter, og som sandsynligvis levede fritsvævende og kun sjældent var fasthæftet til et underlag. De enkelte dyr i kolonien filtrerede vandet for mikroorganismer. Nogle graptolitkolonier bestod af få dyr, andre havde op til 30.000 dyr i kolonien. De var vidt udbredt i havene og kendes fra 536 mill. år før nu (mellem-Kambrium), og overlevede i 200 mill. år (til Kultiden).

LIVETS UDVIKLING / KLIMA / STABILISERENDE VIRKNING

Har livet stabiliseret klimaet på Jorden?

Livet har det meste af Jordens eksistens været drivkraft for biogeokemiske stofkredsløb, som fundamentalt har ændret Jordens atmosfære og havenes kemi. Generelt har livets tilstedeværelse medført, at klimaet på Jorden har været relativt konstant gennem hele den lange periode på mindst 3,8 milliarder år, som livet har eksisteret på Jorden.

Kontinentvandringer, vulkanudbrud og forvitring af bjerge har stor betydning for CO2-regnskabet for Jorden, men livet kan reagere på overbalancer i regnskabet. Bakterier udsendte måske CO2-kuldioxid i netop en sådan mængde, at det holdt Jordens klima gunstigt for disse organismer. Man kan forestille sig, at CO2 opvarmede Jorden, så længe solen var svag, men at CO2-nedbrydende fotosyntese udvikledes, da drivhuseffekten truede med at gøre Jorden for varm. Så det ser ud til, at livet har været med til at stabilisere forholdene på Jorden.

Livet har opvarmet Jorden, da den var kold og på vej mod en frossen Mars-situation. Men hvis livet ikke omvendt, ved at formindske drivhusgasserne, havde modsat sig virkningerne fra solens voksende lysstyrke, ville Jorden i dag være 300 grader varm og have 60 atmosfæres tryk, og være på vej mod en stegende hed Venus-situation.

LIVETS UDVIKLING / KOMPLEKS LIV / OPSTÅEN / TID

Hvornår udvikledes komplekse, enkeltcellede livsformer?

For ca. 1600 millioner år siden dukkede komplekse, enkeltcellede livsformer op.

LIVETS UDVIKLING / KREBSDYR

Hvornår udvikledes krebsdyr?

Krebsdyr kendes fra ca. 510 mill. år før nu.

LIVETS UDVIKLING / KRYBDYR

Hvornår udvikledes de første krybdyr?

Krybdyr kendes fra 350 mill år før nu (tidlig- Kultid).

LIVETS UDVIKLING / KØNNET / TID

Hvornår udvikledes kønnet?

Kønnet opstod for mindst 1200 millioner år siden. Kønnethed krævede cellekoordinering, og dette gav også evnen til at lave forskellige celletyper, og dermed til at danne organer med varierede former og strukturer. Kønnethed ændrede dermed dramatisk retningen af evolutionen. Det var nye spilleregler. En helt ny mekanisme skabte variation i arveanlæggene. Evolutionen kunne nu gå meget hurtigere.

LIVETS UDVIKLING / KØNNET / ÆLDST

Hvad er den ældst kendte kønnede organisme?

Rødalgen Bangiomorpha pubescens er den ældst kendte kønnede organisme. Den er også den ældste kendte eukaryot, som man forstår taxonomisk, dvs. hvor man forstår dens slægtskab med andre organismer. Den er nemlig tydeligvis beslægtet med rødalgen Bangia, som lever i bedste velgående. Den fossile rødalge, Bangiomorpha pubescens, er ældre end en klippe, som er ganske præcist tidsbestemt, nemlig til 1200 millioner år plus/minus 24 millioner år! Fossilet er fundet i et gammelt klippeparti (Hunting-formationen), der kommer til syne over en 1 km strækning på Somerset-øen i arktisk Østcanada. Fossilet blev fundet for 20 år siden, men først beskrevet i år 2000 af en britisk forsker. Denne fossile rødalge er bemærkelsesværdig på mange måder:

1) Den er det tidligst kendte eksempel på en organisme med et organ. (Organet er et fasthæftningsanker med særlige celler, som ikke formerer sig).

2) Den kan lave flere-på-hinanden-følgende celledelinger (meiose).

3) Den har differentierede sporer.

4) Dens trådalgestadie er seksuelt differentieret.

Den har med andre ord kompleks flercellethed. (Ukompleks flercellethed, hvor alle celler er ens, opstod meget tidligere og er meget simplere). Kønnethed og organdannelse opstod altså formentlig samtidig. Måske er der en sammenhæng mellem den samtidige opståen af sex og differentiation: Kønnethed var måske forudsætningen for udvikling af kompleks flercellethed! Det er nemlig meget påfaldende, at evnen til at lave forskellige typer celler først udvikledes så snart kønnethed udvikledes. Dette tyder på, at kønnethed var forudsætningen for udvikling af organer!

LIVETS UDVIKLING / KØNNETHED / FLERCELLETHED, KOMPLEKS

Hvad er sammenhængen mellem kønnethed og kompleks flercellethed?

Koordineringen under kønscelledannelsen er meget lig de processer, som er involveret i udviklingen af flercellethed. Derfor kan udviklingen af kønnethed som en sidegevinst havde medført øget evne til cellekoordinering. Kønnethed var afgørende for eukaryoternes succes. Dette skyldtes ikke så meget fordelene ved genetisk rekombination i sig selv, altså flytten rundt på genmaterialet, men snarere, at kønsprocessen og de medfølgende genom-udvekslinger medførte hurtigere evolutionsevne og udvikling af kompleks flercellethed, og at gode mutationer ikke blev udvandet og mistedes igen via ukønnet formering.

Fordelene ved kompleks flercellethed i den naturlige selektionsproces anses for tilstrækkeligt store til at kunne forklare, hvorfor udviklingen heraf ser ud til at være sket straks efter, at kønnet formering gjorde dette muligt. Det kunne altså på forhånd forventes, at de første pålidelige tegn på kompleks flercellethed netop ville kunne findes hos den første forekomst af kønnethed i fossillagene. Det passer med, at den 1200 mill. år gamle fossile Bangiomorpha pubescens netop både er den første kønnede eukaryot og den tidligst kendte kompleks flercellede organisme. Bangiomorpha havde flere forskellige celledifferentieringer: Dels i form af ankerdannelsen nederst på trådalgen, dels havde den flere på hinanden følgende cyklusser af celledelinger (i forbindelse med kønscelledannelsen), dels havde den sporer med forskellig udvikling (hanlig, hunlig, ukønnet), og dels havde den et kønsdifferentieret trådalgestadie med forskellig tykkelse afhængig af dens køn.

På trods af at Bangiomorpha levede for 1200 mill. år siden, er fossilerne fantastisk godt bevaret. Man har fundet fossiler, som viser enkeltcellestadiet, 2-cellestadiet, 4-cellestadiet, 8-cellestadiet og så videre med stadig flere celler i trådcellestadiet. Delingsplanet for den første celledeling var parallelt med substratet, som algen voksede på. De efterfølgende andre cellers delinger havde samme delingsplan. Algen lignede derved en stabel whoppere, fordi mange celler var i gang med at dele sig på midten – ligesom når man skærer en whopper-bolle over. En sådan diffus algetrådforlængelse er et meget primitivt træk. De fleste andre alger laver kun celledelinger nær skudspidserne. Moderne alger vokser ikke ved, at celler længere nede deler sig. Alle cellerne i den fossile rødalge havde formentlig evne til at danne en hel alge. Det vil sige, at cellerne var totipotente.

LIVETS UDVIKLING / KØNNETHED / FORDELE

Hvilke fordele har kønnethed?

Den diploide tilstand hos kønnede organismer får cellerne til at vokse sig større, hvilket muliggør en hurtigere vækst. Evnen til at vokse hurtigere i konkurrence med andre organismer kan være en stor fordel.

Kønnet forplantning resulterede hos algerne i haploid-diploid skiftende generationer. Dette var i sig selv en rig kilde til evolutionær nyskabelse, fordi der er et forskelligt selektionspres på individerne i begge generationer.

Kønnethed gav måske evne til at fjerne skadelige mutationer, og bevare gode mutationer bedre. Dyrkningsforsøg med haploide og diploide gærceller har nemlig vist, at det er en evolutionær fordel at være diploid: Gærforsøget viste eksperimentelt, at i diploide organismer har de gunstige mutationer lettere ved at blive bevaret og nedarvet.

LIVETS UDVIKLING / LANDDYR

Hvornår udvikledes de første landdyr?

På landjorden havde der kun levet bakterier og alger i slimede belægninger på klipperne frem til for 420 mill. år siden, da de første leddyr i Silur-tiden kravlede op af havet for at æde af disse belægninger på land. (I denne periode udvikledes i havet det første egentlige hvirveldyr i form af de første primitive fisk).

De første padder gik på land i den efterfølgende Devon-periode, og de første krybdyr optrådte i slutningen af Kultiden sammen med de første frøplanter. Egentlige karplanter opstod i Silur-Devon i forbindelse med kolonisering af landjorden, og blomsterplanterne går kun ca. 120 mill. år tilbage i tiden.

LIVETS UDVIKLING / LANDDYR, FIRBENEDE

Hvornår udvikledes de første firbenede landdyr?

Firbenede landdyr kendes fra 360 mill. år før nu (sen-Devon). Det første firbenede landdyr var Ichthyostega.

LIVETS UDVIKLING / MAKROSKOPISK LIV / TID

Hvornår udvikledes de større, ikke-mikroskopiske livsformer?

Makroskopiske livsformer opstod stort set først lige før Kambrium.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKE / DET MODERNE MENNESKE

Hvornår udvikledes det anatomisk-moderne menneske?

Det første anatomisk moderne menneske kendes fra ca. 150.000 år før nu. Vores art formedes i Afrika og udvandrede til Asien og Europa for ca. 100.000 år siden, og spredtes senere til resten af verden.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKE / UDVANDRING FRA AFRIKA

Hvornår udvandrede det første menneske fra Afrika?

Den første menneskeart, som udvandrede fra Afrika, var Homo erectus, som levede fra 1,8 (måske 1,7) mill. år før nu, og overlevede på Java indtil måske kun 27.000 år før nu.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKE OG BAKTERIER

Hvilken betydning har bakterier haft for menneskets udvikling?

I det meste af Jordens historie har livet bestået af bakterier og arkebakterier. Flercellede organismer har "kun" eksisteret i ca. 1,5 milliard år. Organismer, som ligner dem, vi normalt forbinder med liv, har "kun" eksisteret i 544 millioner år, dvs. kun i 8% af Jordens historie. Men på en måde er Jorden stadig mest bakteriernes Jord, for ingen af de nyere livsformer ville kunne leve uden bakterierne. Mennesker, pattedyr, ja alle eukaryotiske organismer, selv planter, ville kunne undværes, men bakterier ville ikke kunne undværes. Vi mennesker er levesteder for bakterier. Der er i antal ti gange flere bakterier i vores krop, end der er menneskeceller. Vi nedstammer fra bakterier, og vi mennesker har arvet værktøjet til at lave energi i vores celler fra bakterier, og dette værktøj findes i vores celler i form af mitokondrierne, som engang var selvstændige bakterier.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKEABER

Hvornår udvikledes menneskeaberne?

Menneskeaberne kendes fra 20 mill. år før nu (ældste slægt: Proconsul levede i perioden 20-14 mill. år før nu). Stenredskaber blev taget i brug for 2,6 mill. år siden af vores forfædre.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKESLÆGTEN

Hvornår udvikledes menneskeslægten?

Menneskeslægten (Homo) kendes fra 2,4 mill. år før nu ( "Homo rudolfensis ") eller 1,9 mill. år før nu (Homo habilis og "Homo ergaster ").

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / DET MODERNE MENNESKE

Hvornår udvikledes det moderne menneske?

Det moderne menneske opstod for 100-200.000 år siden i Afrika (hvor det aldrig blev istid), og herfra spredtes det verden over og udviklede efterhånden talesprog, religion, agerbrug, krigsmetoder, skriftsprog, teknologi og computersprog.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / FORUDSÆTNINGER

Hvad er forsætningerne for menneskets udvikling?

Menneskets opdukken i evolutionen var aldrig en selvfølge. Det var tværtimod resultatet af tusindvis af tilfældigheder, blandt andet Jordens og selve livets opståen.

Mennesket ville aldrig være opstået, hvis Jorden ikke havde ramt sin søsterplanet, hvorved Månen og dermed de stabile årstider opstod.

Mennesket ville heller aldrig være opstået, hvis cyanobakterier ikke var begyndt at producere ilt ved fotosyntese,

… og hvis nogle bakterier ikke have indgået en række afgørende symbioseforhold, som dannede den eukaryote celletype,

… og hvis der ikke var kommet en omfattende istid for 800-700 mill. år siden, som kickstartede dyrenes evolution,

… og hvis den linie, som førte til hvirveldyrene, ikke havde været iblandt de få linier, som overlevede under udspaltningen af de flercellede livsformer ved evolutionseksplosionen i Kambrium for ca. 530 millioner år siden. Man har blandt disse tidlige fossiler kun fundet ét medlem af vores hvirveldyrrige (chordatriget), nemlig slægten Pikaia, en lille, simpelt svømmende organisme, som kun fremviser lighed med os på ét punkt, en såkaldt "notochord" i form af en stiv rygstav. Dette fossil er blandt de sjældneste af fossilerne i Burgess-skiferen, som er vores bedst bevarede Kambrium-fauna.

Mennesket ville aldrig være opstået, hvis en lille gruppe af luffe-finnede fisk ikke havde udviklet ben i finnerne med en stærk centralakse, som var i stand til at bære vægten på land. Hvirveldyrene var måske aldrig blevet landlevende, hvis det ikke var sket.

Mennesket ville heller aldrig være opstået, hvis en stor meteor ikke havde ramt Jorden for ca. 65 millioner år siden på et følsomt tidspunkt i Jordens historie. Så ville dinosaurerne stadig være dominerende, og pattedyrene ville være uden betydning, ligesom de var for 65 millioner år siden. Denne situation havde nemlig været gældende i 100 millioner år før dette store meteornedslag.

Endelig ville mennesket aldrig være opstået, hvis en udviklingslinie blandt primaterne ikke havde udviklet en opret kropsposition på den tørre, træfattige savanne i Østafrika for ca. 2-4 millioner år siden, hvor skoven indskrænkedes og forhindrede abemenneskene i at søge beskyttelse og føde oppe i træer, holde udkig fra trætoppe og finde skygge. Hvis klimaet i Afrika ikke var ændret, men vedblevet med at være tæt tropisk regnskov, ville vore forfædre blandt primaterne være sluttet i en abelinie, der ligesom nutidens chimpanser og gorillaer ville være blevet økologisk marginaliseret og derfor formentlig dømt til at uddø på trods af deres intelligente hjerne og meget komplekse adfærd. Nu gik udviklingen i stedet mod mennesket.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / OPRET GANG

Hvorfor udviklede mennesket opret holdning og opret gang?

Opret holdning kan være opstået før egentlig opret gang, og der er mange teorier: De frie hænder kunne bruges til at vende sten og grene efter insekter og orme (og flade fødder gav godt fodfæste), frie hænder lettede brugen af redskaber og med frie arme kunne mere bytte slæbes hjem til familien. Hunnen valgte den han, der var bedst hertil – en sådan "seksuel selektion" medfører evolution i stor hast – i tillæg ville hun måske vælge den mest kreative han, dvs. med bedst/størst hjerne, og han ville måske vælge den mest hårløse hun? Evolutionen virkede på begge køn, da begge køn fik stor hjerne og hårløshed (undtagen på hovedet, hvor hår beskytter mod solen). Med en udviklet storhjerne kunne frugternes modningstidspunkt huskes og forudberegnes, jagtteknikker forfines og gruppesammenhold ved hjælp af religion kunne udvikles (se BioNyt nr. 133). Opret holdning viste styrke og derved dæmpedes aggression mellem artsfæller, hvilket førte til mindre vold, sygdom og død, og opret holdning gav bedre udsyn mod fjender i områder med få træer, hjernen kunne bedre afkøles i områder med ringe skygge, fordi jordoverfladen – især på nøgne klippeområder – kunne være 20°C varmere end i hovedhøjde, og da det blæser mere i hovedhøjde opnåedes vindafkøling, der ikke som svedning giver vandtab (et problem i tørre områder). Ved opret gang rammer solen en mindre del af kroppen, og opret gang er kun halvt så energikrævende, hvis anatomien er tilpasset hertil (når man sammenligner en chimpanse og et menneske).

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / HOMO SAPIENS

Hvornår udvikledes det moderne menneske?

Der skete flere gange udvandringer fra Afrika. Den seneste istidsperiodes neanderthalere (fra 130.000 år før nu til ca. 28-24.000 år før nu) var ikke intelligente, måske uden sprog og uden religion, men tilpasset istidens kulde. Det moderne menneske opstod for 100-200.000 år siden i Afrika (hvor det aldrig blev istid), og herfra spredtes det verden over og udviklede efterhånden talesprog, religion, agerbrug, krigsmetoder, skriftsprog, teknologi og computersprog.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / FREMTID

Vil menneskets evolution fortsætte?

Ligesom anaerobe celler indgik i et symbiotisk samliv med aerobe celler og dannede den eukaryote celletype, forestiller den amerikanske astronom Frank Shu sig, at mennesket kan indgå i symbiose med computere: Allerede nu har mennesket givet en del af sin frie vilje til computere, idet et atomangreb fra et andet kontinent kun vil varsles 15 minutter før bomben falder, og det angrebne lands myndighed har derfor kun få minutter til at foretage et valg, såsom gengældelse, baseret på computerens oplysninger.

I et stjernekrigsscenarie ville der kun være få sekunder til at træffe et valg. Det ville betyde, at også selve beslutningen om gengæld ville skulle overlades til computeren. Mennesket ville være biologisk uegnet til at reagere hurtigt nok.

Man kan godt forestille sig en evolution, som foregår på dette plan: Hvis et demokratisk, fredselskende samfund i symbiose med neuralt-netværk-computere i forbindelse med en økologisk krise kom i krig med et totalitært samfund, der var i symbiose med gammeldags analoge computere, ville et af disse samfund vinde, og evolutionen ville derefter fortsætte i det vindende samfunds retning. (Vinderen kan ikke forudsiges, – f.eks. kunne de analoge computere være resistente for angreb, som de mere avancerede computere ikke tålte).

LIVETS UDVIKLING / PÅ EN ANDEN MÅDE

Ville livet have kunnes dannes på en anden måde end den måde, det faktisk skete på?

Livets byggesten, specielt DNA-til->RNA-til->protein kodeforløbet, er principielt ens for alt liv på Jorden. Forskere har spurgt sig selv, om det kunne være anderledes. Der er 20 aminosyretyper i livets proteiner, men eksperimentelt har man kunnet indføre flere aminotyper i biologiske proteiner, og DNA-til->RNA-til->protein kodeforløbet vil både kunne udvides og kunne forsimples. Livet har slet ikke haft tid til at afprøve alle mulighederne. Livet ville sagtens have kunnet udvikle sig på en anden måde, end det faktisk skete.

Et regnestykke vil vise, at antallet af mulige forskellige proteiner, der er 100 aminosyrer lange, og som er bygget på grundlag af 20 aminosyrer, er større end antallet af atomer i universet. Slutresultatet for livet måtte derfor bygge på, hvad der tilfældigvis blev afprøvet og som var brugbart. Hvis hele processen blev gentaget (altså på en anden planet), ville antallet af forskellige aminosyrer, proteinopbygningen og meget andet være anderledes. Endog livets byggesten, der opbygger RNA og DNA, ville formentlig være meget anderledes.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / HJERNE

Hvorfor fik mennesket en stor hjerne?

Man kan tænke sig, at hunnen valgte den han, der var bedst til at bringe føde hjem, og i tillæg ville hun måske vælge den mest kreative han, dvs. med bedst/størst hjerne – en sådan "seksuel selektion" medfører evolution i stor hast. Med en udviklet storhjerne kunne frugternes modningstidspunkt huskes og forudberegnes, jagtteknikker forfines og gruppesammenhold ved hjælp af religion kunne udvikles (se BioNyt nr. 133). Evolutionen virkede på begge køn, eftersom begge køn fik stor hjerne.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / HÅRVÆKST

Hvorfor fik mennesket manglende hårvækst?

Charles Darwin foreslog som forklaring på menneskets manglende hårvækst, at manden valgte den kvinde, som havde mindst hårvækst. Evolutionen virkede på begge køn, da begge køn fik hårløshed (undtagen på hovedet, hvor hår beskytter mod solen). Men forklaringen kan være en anden – måske at hårvækstegenskaben er koblet til en anden egenskab, som der var brug for i udviklingen, således at manglende hårvækst blot var et ledsagefænomen.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / NEANDERTHALER

Var Neanderthaler-mennesket en selvstændig art?

Neanderthalerens gener er blevet studeret, og de viser, at der er tale om en selvstændig art. Neanderthalmennesket overlevede til 28.000 år før nu, måske helt til 24.000 år før nu. For ca. 28.000 år siden levede der altså formentlig mindst 3 Homo-arter samtidig (Homo erectus, H. sapiens og H. neanderthalensis).

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / NEANDERTHALER / INTELLIGENS

Hvor intelligente var neanderthalerne?

Neanderthalerne var ikke intelligente, og de var måske uden sprog og uden religion, men de var tilpasset istidens kulde.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / NEANDERTHALER / TID

Hvornår levede neanderthalerne?

Den seneste istidsperiodes neanderthalere levede fra 130.000 år før nu til ca. 28-24.000 år før nu.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / STED

Hvor opstod mennesket?

Mennesket opstod i Afrika. Flere gange skete der udvandringer af mennesketyper fra Afrika.

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / TAXONOMI

Hvad er menneskets biologiske placering? (Menneskets taxonomi)

domæne = eukaryoter (Eukarya), rige (Regium) = dyr (Animalia), række (Phylum) = rygstrengsdyr (Chordata), underrække (Subphylum) = hvirveldyr (Vertebrata), klasse (Classis) = pattedyr (Mammalia), orden (Ordo) = primater (Primates), familie (Familia) = hominiderne (Hominidae) (omfattende mennesker, chimpanser og gorillaer), underfamilie (Subfamilia) = homininerne (Homininae) (omfattende mennesker og abemennesker), slægt (Genus) = menneskeslægten (Homo), hvoraf alle undtagen os selv er uddøde, f.eks. Homo habilis, H. erectus og H. heidelbergensis, H. neanderthalensis, art (Species) = Mennesket (Homo sapiens), underart (Subspecies) = Det moderne menneske (Homo sapiens sapiens).

LIVETS UDVIKLING / MENNESKET / TILFÆLDIGHED

Er mennesket resultatet af en tilfældighed?

Ja, dels er vi hver især et resultat af en meget lang række tilfældigheder, ligesom de tilfældigheder, som bragte vore forældre og deres forældre osv. sammen. Vi er en tilfældighed, og derfor enestående. Hver enkelt af os kan sige, at der har aldrig og vil aldrig opstå nogen som mig. Vi kan ikke opstå påny. Livet selv vil ikke kunne opstå påny på Jorden, selv om liv i en ny form vil kunne opstå på en anden planet.

… og dels er menneskeslægten som helhed resultatet af en tilfældighed, eller rettere sagt af tusindvis af tilfældigheder. Se svaret på spørgsmålet: "Hvad er forsætningerne for menneskets udvikling?".

LIVETS UDVIKLING / MODERNE LIVSFORMER / OPSTÅEN / TID

Hvornår udvikledes de moderne livsformer?

For 800 millioner år siden begyndte der at dukke grupper op, som er beslægtede med moderne livsformer. De fleste fossillinier var etableret for ca. 500 millioner år siden, ved den sidste del af Kambrium.

LIVETS UDVIKLING / PADDER

Hvornår udvikledes padder?

Fossiler af padder kendes fra 360 mill år før nu (sen-Devon), men fodtrin af mulige padder kendes fra ca. 416 mill. år før nu (sen-Silur eller tidlig- Devon). Padderne befolkede landjorden.

LIVETS UDVIKLING / PADDEROKKER

Hvornår udvikledes padderokker?

Padderok-planter kendes fra ca. 375 mill. år før nu (sen-Devon).

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (1)

Hvordan inddeles Jordens historie i perioder?

Jordens historie inddeles i to store perioder: før og efter de tydelige fossiler med skaller eller andre hårde kropsdele. De kaldes æon-perioder: PRÆKAMBRIUM og FANÆROZOIKUM (542 mill. år siden og frem). Se videre nedenfor.

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (2) / PRÆKAMBRIUM

Hvad er Prækambrium?

Æon-perioden PRÆKAMBRIUM (hvilket betyder "før Kambrium ") blev tidligere brugt som betegnelse for tiden før fossilfundene. Da man nu har fundet fossiler i Prækambrium bruges undertiden betegnelsen Den Kryptozoiske tid (krypto = skjult, zoisk = liv) for denne periode. Prækambrium rummer næsten 90% af Jordens tid, og underinddeles i tre "æra "-perioder: Hakaikum, Arkæikum og Proterozoikum (se nedenfor).

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (3)/ HADAIKUM

Hvad er Hakaikum?

Hadal eller Hadaikum ( "tidlig prækambrium", fra Jordens dannelse til 3800 mill. år før nu; engelsk: Hadean, egentlig: Den Hades- lignende tid; Hades = helvede; dette er nemlig tiden, hvor det ville have været svært at gå et skridt uden at falde i en lavapøl eller blive ramt af en meteor. Livsmolekylerne og livet selv dannedes måske i denne periode.

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (4)/ ARKÆIKUM

Hvad er Arkæikum?

Arkæikum (engelsk: Archean, "ældre prækambrium ", for 3800 mill. år siden og frem; begynder pr. definition, når Jordens overflade er blevet stabil og tillader dannelse af granit og gnejs. Havene er nu dannet, luftens CO2 er blevet til kalksten i havbunden, små øer støder sammen og danner efterhånden kontinenter; i havet lever primitive bakterier, hvoraf nogle er fotosyntetiserende). Den underinddeles i Eoarkæikum -> Palæoarkæikum -> Mesoarkæikum -> Neoarkæikum.

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (5)/ PROTEROZOIKUM

Hvad er proterozoikum, urtiden?

Urtiden (den proterozoiske periode, 2500 millioner år siden og frem) underinddeles i palæoproterozoisk tid, Palæoproterozoikum (2500 mill. år siden og frem) -> mesoproterozoisk tid, Mesoproterozoikum (1600 mill. år siden og frem) -> neoproterozoisk tid, Neoproterozoikum (600 mill. år siden og frem (eller 900 mill. år siden og frem ifølge ældre brug af betegnelsen) ).

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (6)/ EDIACARA

Hvornår var Ediacara-tiden?

Betegnelsen Ediacaran (620 mill. år -> 542 mill. år) blev i marts 2004 givet som officiel betegnelse af International Union of Geological Sciences for denne tidsperiode med særlige fossiler. Se "Hvad er Ediacara-livet?"

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (7)/ FANÆROZOIKUM

Hvordan inddeles den fanærozoiske tid?

Æon-perioden FANÆROZOIKUM (den fanærozoiske tid,542 millioner år siden og frem) underinddeles i æra-perioderne: Oldtiden (542 millioner år siden og frem), Middelalderen (251 millioner år siden og frem) og Nyere tid (65,5 millioner år siden og frem). Æra-perioden Oldtiden (den palæozoiske tid; engelsk: paleozoic era,542 millioner år siden og frem) underinddeles i Kambrium (542 mill. år siden og frem) -> Ordovicium (488,3 mill. år siden og frem) -> Silur (443,7 mill. år siden og frem) -> Devon (416 mill. år siden og frem) -> Kultiden (359,2 mill. år siden og frem) -> Perm (299 mill. år siden og frem).

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (8) / MESOZOIKUM

Hvordan inddeles livets mesozoikum, middelalder?

Æra-perioden Middelalderen (den mesozoiske tid; engelsk: mesozoic era, 251 millioner år siden og frem) underinddeles i Trias (251 mill. år siden og frem) -> Jura (200 mill. år siden og frem) -> Kridttiden (146 mill. år).

LIVETS UDVIKLING / PALÆONTOLOGISKE PERIODER (9) / KÆNOZOIKUM

Hvordan inddeles livets nyere tid?

Æra-perioden "Den nyere tid" (den kænozoiske tid; engelsk: cenozoic era,65,5 millioner år siden og frem) underinddeles i Palæogen (65,5 mill. år siden og frem) og Neogen (23 mill. år siden og frem). Palæogen (65,5 millioner år siden og frem) underinddeles i Palæocæn (65,5 mill. år siden og frem) -> Eocæn (56 mill. år siden og frem) -> Oligocæn (34 mill. år siden og frem). Neogen underinddeles i Miocæn (23 mill. år siden og frem) -> Pliocæn (5,3 mill. år siden og frem) -> Pleistocæn (1,8 mill. år siden og frem) -> Holocæn (12.000 år siden og frem).

LIVETS UDVIKLING / PATTEDYR

Hvordan udvikledes pattedyrene?

Pattedyrenes udviklingslinie kan føres tilbage til 310 mill. før nu, nemlig til meterlange krybdyrlignende sejløgler. Den videre udvikling kan følges i cynodonterne fra 260 mill. år før nu (sen-Perm) og nu uddøde pattedyrformer, som levede fra 200-66 mill. år før nu (Jura og Kridt). Pattedyrenes hjerne er især vokset gennem de seneste 60 mill. år (Kænozoikum). Ingen andre hvirveldyr har så mangfoldig variation som pattedyrene – tænk f.eks. på de flyvende flagermus, hvalerne som aldrig går på land og så naturligvis mennesket.

LIVETS UDVIKLING / PATTEDYR

Hvornår adskiltes pungdyrene fra de placentale pattedyr (dvs. som har moderkage og fuld fosterudvikling)?

Pattedyrene adskiltes i de placentale pattedyr og i pungdyr for ca. 120 millioner år siden. (Deres cytokrom-c adskiller sig med ca. 10 aminosyrer).

LIVETS UDVIKLING / PATTEDYR / FOSTERTILSTAND / BETYDNING

Hvilken betydning har det, at pattedyrfosteret udvikles inde i en livmoder?

Pattedyrets foster testes ikke undervejs på den måde som det sker ved fostertilstanden hos andre dyr. Pattedyrfosteret har nemlig en beskyttet udvikling i livmoderen – og dette muliggjorde hurtigere evolutionær udvikling hos pattedyr. (Man kan måske sammenligne med medarbejderne i en virksomhed: Specialisterne fastholdes i deres arbejdsfunktion, medens andre kan udvikle sig i forskellige retninger, og chefens beskyttede barn, som ikke hele tiden testes for særlige specialistegenskaber, kan udvikle firmaet i en helt ny retning).

LIVETS UDVIKLING / PATTEDYR / ILT

Hvad krævedes for at pattedyr kunne udvikles?

Pattedyr kræver mere ilt end andre dyr. For ca. 50 millioner år siden begyndte pattedyrene at kunne ånde lettere, fordi iltniveauet i luften steg til nye højder. Det var dette øgede iltniveau, som gjorde det fysiologisk muligt for pattedyrene at øge deres størrelse dramatisk. Pattedyrene fik lettere ved at vokse. Små pattedyr levede samtidig med dinosaurerne, indtil disse uddøde for ca. 65 mill. år siden. Man har foreslået, at deres uddøen åbnede de økologiske nicher for pattedyrene. Men det kan ikke forklare den pludselige vækst af individuelle pattedyr, som ses i fossilfund 15 mill. år senere i Eocæn, og som jo altså ikke hænger sammen med uddøen af dinosaurer. Den sandsynlige forklaring blev fundet af Paul Falkowski fra Rutgers Universitet i USA og kolleger, da de undersøgte boreprøver fra havsedimenter, som repræsenterede et tidsrum på over 205 mill. år fra Trias/Jura-overgangen til nutiden. Forklaringen på pattedyrenes succes var højere iltindhold i atmosfæren som følge af, at der dannedes flere lavvandede havområder i perioden. Det skyldtes, at kontinenterne var under opsplitning, og de mange nye levesteder medførte vækst af Jordens fotosyntetiserende planktonalger, bl. a. kiselalger (der udvikledes for 120 mill. år siden), og det førte også til øget deponering af organisk stof i havbundsmudderets lersedimenter, hvorfra ilten senere blev frigjort.

Jordens havbassiner gennemgår såkaldte Wilson-cyklusser på 300-500 millioner år, hvor havbassinerne periodevis åbnes og lukkes. Stigningen i iltkoncentrationen indtraf under åbningsfasen af en sådan Wilson-cyklus – nemlig i forbindelse med, at Pangea-superkontinentet opdeltes i mindre kontinenter og Atlanterhavet dannedes. Åbningen af havbassinerne medførte lagring af mere organisk stof, hvorved det organiske stof frigav iltindholdet til atmosfæren. Lukning af havbassinerne har den modsatte virkning. Det var muligt for Paul Falkowski's hold at lave indirekte målinger af iltkoncentrationen i atmosfæren. Målingerne var mere nøjagtige end tidligere muligt – med en målefinhed på 1/2 million år. (Man målte på carbon-13 som udtryk for fotosyntesen, og dermed iltdannelsen: Ved fotosyntese dannes ilt, og carbon-13 lades tilbage. Det ikke optagede carbon-13 kan bruges som mål for fotosyntesens omfang).

I Science fra 30. sep. 2005 beskriver Paul Falkowski's hold beviserne på, at iltkoncentrationen i luften steg dramatisk, ja ligefrem fordobledes over den undersøgte periode (de seneste 205 mill. år frem til nutiden). Stigningen skete især hurtigt i tidlig Jura-tid og i Eocæn-tid (Juratiden begyndte for 200 mill. år siden; Eocæn begyndte 56 mill. år før nu). De kraftige og relativt hurtige stigninger i iltindholdet i luften skete på tidspunkter, som svarer til udviklingen af de store pattedyr! Målingerne viste, at da dinosaurerne levede, var iltkoncentrationen i atmosfæren på nogle tidspunkter kun 10%. Der var 17% ilt i luften i tidlig Eocæn-tid, for 50 millioner år siden, da dinosaurerne havde været uddøde i 15 millioner år. For ca. 55 mill. år siden skete en stor udsivning af methan fra methanlagre, som ved egen drivhusvirkning og senere omdannelse til CO2 menes at have medført 5-10 graders temperaturstigning i løbet af 10.000-20.000 år. Det medførte store ændringer i mange dyregrupper, f.eks. hos foraminiferer og store pattedyr, og planterne fik blade med troperegnform (drypspids, som får regnvand til at løbe hurtigt af bladet) og plantearter spredtes hurtigt i retning mod polerne. I havet skete en dramatisk ophobning af hvilelegemer fra dinoflagellater, måske som følge af temperaturstigningen. (Det er blevet foreslået, at giftige dinoflagellater kan have medvirket til at forgifte vandet. På netop det sted i de geologiske lag faldt carbon-13 tallet som tegn på uddøen). Iltkoncentrationen steg hurtigt og dramatisk til 23% for 40 millioner år siden i midt-Eocæn. Samtidig skete mange ting blandt dyrene, vigtigst set fra vores vinkel var pattedyrenes fremvækst. På dette tidspunkt kom den rigtig store forgreningsudvikling af de forskellige pattedyrlinier. Samtidig opnåede pattedyrene kolossale størrelser.

Pattedyrenes øgede størrelse i iltrig atmosfære kan forklares fysiologisk. Store dyr har færre iltførende kapillær-blodkar end små dyr, når man sammenligner samme mængder væv. Store dyr har derfor brug for mere ilt for at fungere. Gigantiske proportioner er kun mulig i en verden med højt iltindhold i luften. De store dinosaurer klarede sig med mindre ilt end pattedyrene, men de løb heller ikke så hurtigt rundt, og specielt bar de ikke deres unger i en livmoder, som pattedyr gør. Det kræver meget ilt. Der fandtes også store pattedyr i perioder, hvor der var noget mindre iltkoncentration, nemlig medens der levede kæmpestore planteædere, ofte med lang hals eller snabel, 30-20 millioner år før nu, f.eks. de 15 ton tunge næsehorn med næsten girafhals, samt mammutter og kæmpedovendyr, som levede for 2 millioner år siden. Disse noget mindre iltrige perioder havde koldere og tørrere klima. Nutidens iltkoncentration I løbet af de sidste 10 millioner år er iltindholdet i atmosfæren faldet til de 21%, som den nu er på. Man mener, at mange skovbrande for 10 millioner år siden reducerede skovene, og dermed fotosyntesen. Når iltkoncentrationen er særlig høj, har skovbrande svært ved at stoppe, når de først er startet efter et lynnedslag. Som enhver ved, kræves der ilt for at få et bål eller et stearinlys til at brænde lystigt.

LIVETS UDVIKLING / PATTEDYR, EGERN

Hvornår udvikledes egernfamilien?

Egernfamilien er en af de mest udbredte pattedyrgrupper, kun Australien og stillehavsøer samt Antarktis mangler egernarter. Det skyldes, at den er en gammel gruppe, som har haft 50 mill. år at udvikle sig i. Det tidligste fossil af et egern (Douglassciurus jeffersoni) blev fundet i sedimenter fra sen-Eocæn i det vestlige Nordamerika.

Egern-arterne udgør en gruppe af gnaverne, og gnaverne selv udgør næsten halvdelen af alle nulevende pattedyrarter. Detaljerede fossilundersøgelser har vist, at egernarterne herfra spredtes hurtigt til Asien, derefter til Europa og til sidst til Afrika. Allerede egernarter i tidlig-Oligocæn for ca. 30 mill. år siden havde de kraftige tyggemuskler, som vi kender hos vores egern i nutiden.

Egern findes nu som jordboende, træboende, klippeboende og svæveflyvende arter. Svæveflyveevnen synes endog at være udviklet i flere omgange. Da der blev landgang via Panama-landtangen tog en enkelt egernlinie vejen til Sydamerika for et par millioner år siden (i Pliocæn-tid), og foretog en evolutionær udspaltning til alle de sydamerikanske egerntyper. De afrikanske egerntyper kan føres tilbage til bare to kolonisationer i Miocæn-tid (23-5,3 mill. år før nu). I Indien levede engang en egernart med en størrelse som et stort barn. Dets tandsæt viser, at det formentlig var et rovdyr!

LIVETS UDVIKLING / PENIS

Hvornår udvikledes det første dyr med penis?

For en halv milliard år siden var livet lige så anatomisk komplekst, som det moderne liv i nutiden. F.eks. er det ældste dyr med penis en 425 mill. år gammel muslingekrebs, den kun 5 mm store Colymbosathon ecplecticos.

LIVETS UDVIKLING / PLANTER / OPSTÅEN / TIDSPUNKT

Hvornår udvikledes planter?

Planter opstod nogle milliarder år senere end de fotosyntetiserende og iltproducerende bakterier. Grønalger (der gav ophav til planter) kendes 750 mill. år tilbage.

Plantecellen udvikledes ved, at nogle store heterotrofe celler kidnappede nogle af de små fotosyntetiserende og iltproducerende cyanobakterier. Derved opstod planter og grønalger. (Fotosyntese er ikke nødvendig for planter – i nutiden lever planter, som klarer sig med stoffer, som dannes af andre planter, som de snylter på).

LIVETS UDVIKLING / PLANTER / OPSTÅEN

Hvordan opstod plantecellen?

Udviklingen af den eukaryote plantecelle kan have været således: Arkebakterier og Gram-positive bakterier dannedes ud fra genstumper i urgen-suppen. Arkebakterier og Gram-positive bakterier udvekslede gener med hinanden. Ud fra Gram-positive bakterier udvikledes Gram-negative bakterier (som med en ekstra cellemembran beskyttede sig mod Gram-positive bakteriers antibiotika). En arkebakterie af eocyt-typen og en Gram-negativ bakterie af proteobakterie-1 typen sammensmeltedes til en celle, og cellens arvemateriale isoleredes fra resten af cellen ved at cellemembranen indkrængedes og omsluttede arvematerialet, så der dannedes en cellekerne. En sådan "eukaryot" celle modtog mitokondrier fra Gram-negative bakterier af alfa-proteobakterie typen. En sådan mitokondrie-holdig celle modtog Gram-negative bakterier af cyanobakterie-typen, og disse cyanobakterier udvikledes til chloroplaster (grønkorn). En plantecelle var dermed udviklet!. Man kan opfatte det sådan, at de tre hoveddomæner opstod ud fra en "Progenot"-rodekasse, hvor præ-celler uden stabile kromosomer og uden egentlige cellemembraner hyppigt udvekslede gén-skabeloner med hinanden på kryds og tværs. En enkelt stamcelle til alle tre domæner har derfor aldrig eksisteret. Progenoterne var ikke rigtige organismer, idet de tre hoveddomæner er opstået ved sammenføjninger af forskellige udpluk af gener, som fandtes i en fælles ursuppe af gener. Gram-positive bakterier har kun én cellemembran. De viser slægtskab med arkebakterierne, som også kun har én cellemembran (selv om de i Gram-farvning undertiden er "Gram-negative "). De Gram-negative bakterier er afgørende forskellige ved at have to cellemembraner, og de viser ikke slægtskab med arkebakterierne. (Gram-farvningen giver resultatet "Gram-positiv" hvis der er en tyk cellevæg, hvorimod resultatet "Gram-negativ" kan skyldes mangel på tyk cellevæg, som hos "Gram-negative bakterier" eller helt manglende cellevæg, som hos mycobakterier og nogle arkebakterier). Man kunne derfor opdele mikroorganismerne efter, om de har én eller to cellemembraner, altså i en monodermgruppe (arkebakterier og Gram-positive bakterier) og en diderm-gruppe (de sande Gram-negative bakterier, som har to cellemembraner).

LIVETS UDVIKLING / POLVANDRING

Hvad er sand polvandring?

Sand polvandring er ikke det samme som bevægelse af kontinentpladerne, (der frembringer jordskælv og vulkanisme). Kontinentbevægelserne skyldes varmekonvektion i Jordens kappe. Sand polvandring fremkaldes derimod af en ubalance i massefordelingen af planeten selv. Det skyldes de fysiske love, som tilstræber at udligne forskellene (på relativ hurtig tidsskala). Under en sådan omfordeling bevæger hele den faste del af Jorden sig sammen. Denne omfordeling er derfor ikke underlagt de indre gnidningskræfter, som bremser de almindelige kontinentpladers bevægelseshastigheder. Medens den faste del af Jorden bevæger sig, fastholdes hele Jordens oprindelige omdrejningsakse i forhold til solsystemets plan. Sand polvandring kan medføre, at landmasserne bevæger sig med hastigheder, som er hundreder af gange hurtigere end de tektoniske kontinentbevægelser, som frembringes af konvektions-varmestrømme i Jordens kappe.

Virkningen kan anskueliggøres ved at sætte vægtlodder på modsatte sider af en basketball. Hvis bolden drejes rundt på et glat gulv, medens vægtlodderne er i ækvatorplanet, vil bolden fortsætte med at dreje på denne måde, som man også normalt ville forvente – idet vægtlodderne vil forblive i ækvatorplanet. Men hvis man indledte med at rotere bolden omkring et sted nær en af vægtlodderne, vil rotationsaksen set i forhold til bolden efterhånden vandre, indtil vægtlodderne er i boldens ækvatorplan, som i det forrige forsøg. (I denne omdrejningssituation har den roterende bold stillet sit maksimale "inertimoment" på linie med omdrejningsaksen, sådan som de fysiske love kræver). Hvis en kæmpevulkan dannedes på Island, og hvis den udsendte tilstrækkelig store mængder af masse, så ville hele Jorden justeres således, at vulkanen og dermed Norden kom ned i ækvatorplanet for den kosmisk fastlagte rotationsakse af planeten.

Fænomenet kendes fra planeten Mars. Langs ækvator på Mars er der et gigantisk vulkansk område,4000 km bredt, som kaldes Tharsis, 10-25 km højt. Dette område er kendt for at være den største gravitations-anomali i solsystemet. Tharsis kan oprindelig være blevet dannet i ækvatorplanet – men det er meget mere sandsynligt, at vulkanen oprindelig dannedes et andet sted på planeten, og først derefter vandrede til ækvatorplanet ved "sand polvandring" på grund af de rotationskræfter, som dets ekstra masse udsatte planeten for. Noget tilsvarende kan være sket på Jorden. For 550 millioner år siden, dvs. 20 millioner før en væsentlig del af evolutionseksplosionen, lukkedes en eller flere større subduktionszoner i de gamle have. Det skete under de sidste trin i samlingen af det superkontinent, som kaldes Gondwanaland. Dette medførte en større omorganisering af grænserne for kontinentpladerne. Geofysikere har i mange år postuleret, at denne omorganisering i teorien kunne medføre en stor og pludselig "sand polvandring". Dette ville navnlig kunne ske, hvis Jorden var formet lidt i retning af en amerikansk, oval fodbold – med en større, stabil masseanomali i ækvatorplanet og en mere jævn fordeling af masse andre steder. Så ville blot små ændringer af de mindre masser kunne frembringe store bevægelser. En ændring af bevægelsen på op til 90 grader kan være blevet frembragt, hvis ækvator-momentet blev større end momentet ved polerne [dvs. hvis "det intermediære moment" (som altid er på ækvator), blev større end "det maksimale inertimoment" (omkring hvilket planeten drejer)].

LIVETS UDVIKLING / POLVANDRING / KAMBRIUM

Skete der en sand polvandring i Kambrium-tiden?

De store jordpladebevægelser, som Joseph Kirschvink's gruppe fandt, passer temmelig nøje til forudsigelserne om denne "inerti-udveksling". I løbet af de 15 millioner år, som denne formodede "sande polvandring" varede, må de eksisterende livsformer have været tvunget til at klare, at klimaet ændrede sig relativt hurtigt, når de tropiske landområder bevægede sig op til de kolde polområder, og de kolde områder blev tropisk varme. "Havstrømmenes veje er følsomme for selv små ændringer i placeringen af kontinenterne" siger Robert Ripperdan, der er medforfatter til Science-publikationen og geokemiker ved University of Puerto Rico. Et skift i denne størrelsesorden vil få havstrømmene til at blive temmelig uforudsigelige, og gå fra ét delvis stabilt system til et andet i løbet af "kun" ca. en million år. Man kan bare tænke på, hvilke enorme virkninger Golfstrømmens forsvinden ville få for Europa. Disse spring i havstrømmenes forløb giver en forklaring på endnu et mysterium fra Kambriumtiden. Det er en serie af en halv snes store op-og-ned-svingninger i tallene for carbonisotoperne i havaflejringer. Gentagne ændringer i de globale havstrømme kan have omrørt havet. Denne omrøring kan have hentet det organiske carbon, som findes i dybhavene, op mod havoverfladen og derved frembragt de påviste svingninger i carbonisotoperne. Tidligere tænkte man sig, at carbonisotop-svingningerne skyldtes gentagne udvidelser og sammentrækninger af hele biosfæren i havet, men ingen har kunnet komme med en mulig mekanisme, som kan frembringe noget sådant. Derimod passer teorien om sand polvandring fint ind som en forklaring. Men hvad fremkaldte så selve den evolutionære eksplosion af organismerne? De globale skift i havets cirkulation vil også have medført ødelæggelse af regionale økosystemer. Disse blev til mindre økosystemer, som blev mere isolerede. Evolutionære opfindelser har langt større sandsynlighed for at overleve i små indavlende populationer end i kæmpestore populationer, som frit kan udveksle gener på kryds og tværs og dermed fortynde nye opfindelser. De påviste svingninger af carbonisotoperne i havsedimenterne fortæller os, at der skete store ændringer i havstrømmene hvert ca. 1 million år. Dette er tilstrækkelig lang tid til, at naturlig selektion kan medføre uddøen hos opdelte og små populationer, der er efterladt efter den forrige omvæltning af havstrømmene, – og tilstrækkelig lang.

Måske blev Jordens poler tippet ned til ækvator ved en ægte polvending tid til, at nye økosystemer kan dannes på regional skala. Når de nye økosystemer så er etableret, blev økosystemerne ramt igen, og processen gentog sig selv. Dette er et manuskript for hurtig udvikling af øget diversitet – især eftersom det ser ud til at være sket kort efter evolutionen af de mest betydningsfulde gensystemer, som regulerer livsudviklingen hos dyr. Slutresultatet var, at evolutionsprocessen kom til at gå næsten 20 gange hurtigere end dens normale hastighed. Og livet på Jorden blev forskelligartet og udviklede sig til de mange grupper, som stadig lever i dag. Joseph Kirschvink og hans kolleger baserer deres konklusioner på data, som er opsamlet fra 20 års arbejde og talrige geologiske studier af overgangene Prækambrium/Kambrium og Kambrium/Ordovicium. Ved at anvende yderst følsomme superledende magnetometre til studiet af den svage fossile magnetisme (palæomagnetisme), som stadig findes i mange klipper i den form, som de blev dannet i, kan forskerne registrere retningen for det gamle geomagnetiske felt. Dette giver information om retningen mod den gamle magnetiske nordpol af samme grund, som et lille håndholdt magnetkompas kan anvendes til at finde den omtrentlige retning af nord i dag. Den magnetiske rest kan også give en vurdering af den gamle breddegrad, som sedimenterne i sin tid blev aflejret ved, eftersom inklinationen eller det nedadrettede dyk i det magnetiske felt ændres lidt med breddegrad-inklinationen er lodret ved polerne og vandret (tangentielt til Jordens overflade) ved ækvator. Det forhold, at de magnetiske materialer viser sig at pege i andre retninger, kan tages som bevis på, at Jorden selv har bevæget sig i forhold til Jordens magnetiske nord, som over tid er låst til omdrejningsaksen. Geologiske prøver, som af Caltech-gruppen er indsamlet i Australien (som er det kontinent, der har nogle af de bedst bevarede Gondwanaland-sedimenter med denne alder) viser, at hele dette kontinent roterede mod uret med næsten 90 grader, begyndende for ca. 534 millioner år siden (dvs. på et tidspunkt hvor der skete stor evolutionær udvikling i forskellige retninger) og sluttede på et tidspunkt i løbet af Midtkambrium. Nordamerika bevægede sig hurtigt fra dets sidste prækambriske position langt nede på den sydlige halvkugle og fik en position hen over ækvator før begyndelsen af Midtkambrium, for ca. 518 mill. år siden. Endog typen af marine klipper, der er aflejret på forskellige kontinenter, såsom carbonater i troperne og ler på høje breddegrader, er i overensstemmelse med disse kontinenters palæomagnetisk bestemte bevægelser. De palæomagnetiske retninger har en præcisions-unøjagtighed på kun ca. 5 grader. Breddegradbestemmelsen er ganske pålidelig. Eftersom polerne bevæger sig så hurtigt, kan selv den relative længdegrad bestemmes. Bestemmelsen af "sand polvandring" gør det muligt at lave et "absolut" kort over de større kontinentalmasser. Animation af disse kontinenters bevægelser kan ses på internettet, www.caltech.edu. Hypotesen om, at evolution er en følge af pludselige ændringer i polvandringen, kan afprøves på mange måder, siger Joseph Kirschvink. Der er f.eks. nogle interessante begivenheder i de palæontologiske data fra de følgende 200 millioner år, som kan tænkes at være udløst på grund af lignende processer. Det vil fremtidige undersøgelser måske kunne bekræfte. En geologisk undersøgelse af sedimenter fra sen prækambrium for 1100-540 millioner år siden har vist, at iltkoncentrationen i luften steg kraftigt på dette tidspunkt. Både forøgelsen i dannelsen af ler og forøgelsen i iltkoncentrationen skete i geologisk tidsmålestok umiddelbart før de første dyrefossiler dukker op for omkring 600 millioner år siden.

En ægte polvending ville være et manuskript for hurtig evolution.

Tegn abonnement på

BioNyt Videnskabens Verden (www.bionyt.dk) er Danmarks ældste populærvidenskabelige tidsskrift for naturvidenskab. Det er det eneste blad af sin art i Danmark, som er helliget international forskning inden for livsvidenskaberne.

Bladet bringer aktuelle, spændende forskningsnyheder inden for biologi, medicin og andre naturvidenskabelige områder som f.eks. klimaændringer, nanoteknologi, partikelfysik, astronomi, seksualitet, biologiske våben, ecstasy, evolutionsbiologi, kloning, fedme, søvnforskning, muligheden for liv på mars, influenzaepidemier, livets opståen osv.

Artiklerne roses for at gøre vanskeligt stof forståeligt, uden at den videnskabelige holdbarhed tabes.