Wiek Ziemi oznaczany jest na ok. 4,6 mld lat. Pomiędzy początkiem istnienia Ziemi a okresem, kiedy istniały już pierwsze komórki, musiało dojść do powstania życia.

W latach 20. XX wieku Rosjanin Aleksander Oparin i Brytyjczyk John B.S. Haldane niezależnie sformułowali tezę dotyczącą biogenezybiogenezabiogenezy, głoszącą, że życie powstało z prostych związków organicznych gromadzących się w pierwotnym oceanie (praoceanie).

Naukowcy przyjęli, że pierwotny skład ziemskiej atmosfery był zbliżony do składu atmosfery zewnętrznych planet Układu Słonecznego. Atmosfera taka zawierała znaczne ilości dwutlenku węgla, wodoru, amoniaku oraz metanu, a niewiele tlenu. Właśnie w takich warunkach, pod wpływem silnego promieniowania kosmicznego, promieniowania UV oraz wyładowań elektrycznych jako źródła energii, powstało życie. Teorię tę nazwano koncepcją „pierwotnej zupy”zupa pierwotna (zupa prebiotyczna, zupa organiczna, bulion pierwotny)„pierwotnej zupy”, czyli istnienia hipotetycznej mieszaniny prebiotycznych związków organicznych, która dała początek życiu na Ziemi.

Przeprowadzone eksperymenty oraz badania naukowe pokazują, że w tych warunkach oraz pod wpływem energii pochodzącej z wyładowań elektrycznych możliwa jest synteza prostych związków organicznych. Te z czasem przekształcają się w aminokwasy, białka i kwasy nukleinowe. Związki wielkocząsteczkowe nabyły zdolność do samodzielnego powielania się. Ze skupiających się w coraz bardziej złożone układy cząsteczek organicznych powstały najprostsze komórki.

Więcej informacji na temat teorii biogenezy znajdziesz tutaj.

Hipotetyczny organizm, który uznawany jest za ostatniego wspólnego przodka wszystkich żyjących obecnie organizmów na Ziemi, jest przez naukowców nazywany LUCA (ang. Last Universal Common Ancestor, czyli ostatni uniwersalny wspólny przodek). Według niektórych hipotez taki pierwotny organizm miał budowę i cechy zbliżone do bakterii i mógł zawierać DNA. Jednak za prawdopodobną uznaje się również teorię, że genom tego organizmu był zbudowany z RNA, a zmiana na DNA nastąpiła dopiero po późniejszym przekształceniu (odwrotna transkrypcja).

Pierwsze kopalne dowody na istnienie organizmów jednokomórkowych (skamieniałe stromatolity) pochodzą sprzed ok. 3,6 mld lat. Żyjące w tamtym czasie organizmy nie miały jądra komórkowego, chloroplastów ani mitochondriów. Odżywiały się cudzożywnie, pobierając z otoczenia proste związki organiczne, a energię uzyskiwały podczas oddychania beztlenowego.

Następnie na Ziemi pojawiły się organizmy samożywne, będące w stanie przeprowadzać chemosyntezę, a z czasem także fotosyntezę. Według jednej z hipotez pierwsza komórka zawierająca mitochondria, a później również chloroplasty, powstała w procesie zwanym endosymbiozą. W jej wyniku większa komórka beztlenowa „wchłonęła” mniejszą komórkę oddychającą tlenowo, która dała początek mitochondrium. Podobnie powstały chloroplasty – fotosyntetyzujące komórki stały się endosymbiontami większej komórki. Powstałe komórki stały się przodkami wszystkich dzisiejszych organizmów.

W wyniku obecności organizmów samożywnych oraz prowadzonemu przez nie procesowi fotosyntezy w górnych warstwach atmosfery, na skutek łączenia się cząsteczek tlenu, powstała warstwa ozonu chroniąca Ziemię przed promieniowaniem UV. Umożliwiło to intensywny rozwój organizmów, a organizmy tlenowe stały się formami dominującymi na Ziemi.

Ok. 1,5 mld lat temu pojawiły się na Ziemi pierwsze organizmy wielokomórkowe. Prawdopodobne jest, że z kolonii (grup) organizmów jednokomórkowych rozwinęły się organizmy wielokomórkowe. Dzięki naukowcom i odkrytym przez nich skamieniałościom wiadomo, że pierwszymi roślinami wielokomórkowymi były zielenice (glony). Natomiast wśród zwierząt były to formy przypominające współczesne parzydełkowce oraz gąbki.

R3HrYl5k3mEbc

Schemat przedstawia zegar biologiczny. Pokazuje on poszczególne okresy w historii Ziemi jako 24 godziny w dobie. Pierwszy okres, czyli archaik trwał od 4,6 miliardów lat do 2,5 miliarda. Z kolei proterozoik trwał od 2,5 miliarda do 542 milionów lat. Kolejna era - paleozoik trwała od 542 milionów do 251 milionów lat wstecz, mezozoik od 251 do 65 milionów, a kenozoik od 65 milionów do dziś. Dookoła zegara znajdują się linie obrazujące, kiedy pojawiły się dane gatunki zwierząt. Ze schematu wynika, że prokarioty pojawiły się ponad 3,8 miliarda lat temu, eukarioty ponad 2 miliardy lat temu, wielokomórkowce pojawiły się około 1,5 miliarda lat temu, a zwierzęta niecały miliard lat temu. Rośliny lądowe powstały około 500 milionów lat temu, tak samo pierwsze kręgowce, ssaki z kolei około 200 miliardów lat temu. Dinozaury żyły w okresie od około 200 do 65 milinów lat temu. Człowiekowate zajmują ostatnie minuty zegara biologicznego Ziemi, a człowiek rozumny pojawił się w godzinie 23:59 w 59 sekundzie.

Ok. 540 mln lat temu doszło do gwałtownego rozwoju organizmów w oceanach. Jest to okres rozkwitu różnorodnych gatunków wodnych, m. in. parzydełkowców, pierścienic, skorupiaków, mięczaków oraz ryb pancernych. Na dnie oceanów żyły koralowce i gąbki. Najbardziej charakterystycznymi zwierzętami tego okresu były trylobity (stawonogi) – przodkowie dzisiejszych raków.

W późniejszym okresie nastąpił szybki rozwój ryb. Rozwinęły się nowe linie ewolucyjne: ryby o chrzęstnym szkielecie, podobne do współczesnych rekinów i płaszczek, oraz pokryte łuskami ryby o szkielecie skostniałym.

Wkrótce wśród ryb pojawiły się formy o silnie umięśnionych płetwach parzystych, służące do pełzania na płyciznach. Płetwy nieparzyste zaczęły stopniowo zanikać, a organizm zyskiwał stopniowo zdolność pobierania tlenu z atmosfery. Ryby o podobnej budowie dały początek płazom. Najstarszy, znaleziony podczas wykopalisk, praprzodek płazów miał typowy rybi ogon i czaszkę, jednak charakteryzowały go też dobrze rozwinięte kończyny pięciopalczaste i z wyglądu przypominał płaza ogoniastego.

Przez ponad 3 miliardy lat życie rozwijało się wyłącznie w wodzie. Pierwszymi organizmami, które około 480 milionów lat temu zasiedliły lądy, były rośliny przypominające dzisiejsze mchy. Początkowo były one zależne od środowiska wodnego. Z czasem rośliny wykształciły warstwę chroniącą przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi – tkankę okrywającą i kutykulę. Transport wody wewnątrz organizmu zapewniał im system naczyń, który jednocześnie usztywniał rośliny.

W okresie karbonu doszło do gwałtownego rozwoju roślin, m.in. roślin zarodnikowych (paproci, skrzypów) oraz pierwszych roślin nagonasiennych. Roślinność dostarczała pokarm owadom roślinożernym, a te z kolei stawały się pożywieniem dla bezkręgowych drapieżników – pająków, skorpionów.

Dzięki wykształceniu narządów przystosowanych do oddychania tlenem oraz chitynowych pancerzy chroniących przed wysychaniem rozwijały się owady.

Ok. 395 mln lat temu na lądzie pojawiły się pierwsze płazy – przez wiele milionów lat zwierzęta te dominowały na Ziemi, zarówno w środowisku lądowym, jak i wodnym. Po okresie dominacji większość płazów wymarła. Nieliczne pozostałe gatunki dały początek zwierzętom owodniowym – gadom.

Gady jako pierwsze spośród kręgowców uniezależniły się od środowiska wodnego i przystosowały się do życia na lądzie. Gady oddychają powietrzem atmosferycznym za pomocą płuc, jaja przed wysychaniem zabezpieczają specjalne błony i twarde wapienne skorupki. Z jaj wylęgają się młode o budowie wewnętrznej i wyglądzie przypominającym osobniki dorosłe. Skóra gadów pokryta jest łuskami lub rogowymi płytkami, dzięki czemu jest nieprzepuszczalna dla wody, co pozwala gadom przeżyć z daleka od niej. Sprawne poruszanie się po lądzie wymagało wzmocnienia kości gadów, umięśnienia ciała oraz wielu innych modyfikacji.

Dzięki takim przystosowaniom (zwanym radiacją adaptacyjnąradiacja adaptacyjna (radiacja adaptatywna) radiacją adaptacyjną, więcej informacji na temat radiacji adaptacyjnej znajdziesz tutaj) gady podbiły lądy ok. 320 mln lat temu. Największy ich rozkwit nastąpił w mezozoiku, nazywanym również erą gadów. Zwierzęta te opanowały wtedy wszystkie dostępne środowiska życia.

U schyłku mezozoiku wymarło wiele grup organizmów, w tym również znaczna część gadów.

Wymarcie większości gadów stało się szansą dla rozwoju ssaków i ptaków. Era kenozoiczna bywa określana mianem ery ssaków, bowiem te grupy przeszły w niej intensywny rozwój ewolucyjny. Ssaki stały się zwierzętami dominującymi, a ewolucja ptaków uległa gwałtownemu przyspieszeniu.

Pierwsze ssaki składały jaja, jednak w wielu liniach rozwojowych powstał nowy sposób rozmnażania – żyworodność. Rozprzestrzenianie się roślin zielonych doprowadziło do rozwoju ssaków roślinożernych. Pojawiły się ssaki kopytne (przodkowie m.in. współczesnych koni i bydła), drapieżne – z rodzin kotowatych i psowatych – oraz pierwsze naczelne – przodkowie współczesnych małp.

W kenozoiku nastąpił rozwój ptaków, które pozbyły się cech gadzich. Ważnymi etapami było udoskonalenie wymiany gazowej, przekształcenie kończyn przednich w skrzydła oraz pokrycie ciała lekkimi i elastycznymi piórami. Powstały nowe gatunki ptaków – ptaki blaszkodziobe (kaczki, gęsi, łabędzie), drapieżne, nurkujące i nieloty, takie jak strusie czy nandu.

Słownik