生命的起源和早期进化的
生命起源及其早期演化从简单的单细胞生物到更加复杂的形式引起了科学家、哲学家、神学家,和其他来自世界各地的历史记录。生命的起源的问题涉及到人类从哪里来,为什么人们在这里,未来什么物种。最跨学科的科学之一,生命的起源的研究包括宇宙论、化学、天体物理学,生物学,地质学,数学。
科学界支持几个关于生命起源的位置。一些科学家相信生命起源的化学反应在一个温暖的小池塘,而其他人认为它可能已开始在表面温泉。另一个模型认为,生命的能量来自地球深处,在海底热泉口。还有一些人认为可能会下降到地球上的生命来自外到达太阳系的,虽然这并不回答的问题,以及它如何开始的地方。
早期的地球上的生命会是兼容条件非常不同于他们在现在的地球上。地球大气的早期很少(如果有的话)有氧气,氧的分压较低和二氧化碳(CO2)的分压是在太古代早期高。太阳的亮度比今天低大约25%,但由于早期气氛富含二氧化碳,甲烷(甲烷),氨(氨),和一氧化二氮(一氧化二氮),早期的温室效应加热地球的表面。二氧化碳是出席100倍目前的水平,所以地球表面可能是温度比今天,尽管太阳的亮度降低。证据表明,表面约为140°F (60°C),有利于嗜热细菌(热适应性)生物体不能容忍这样的高温。缺乏自由氧和臭氧(O3)防辐射早期大气中导致了来自太阳的紫外线通量高30%,这将是致命的最早期的生活。从陨石是高和速率的影响热流从地球内部是目前的三倍。早期生活必须符合这些条件,所以它会被高温和化学合成的(这意味着早期的生物代谢的方法合成有机化合物提取利用能源减少无机化学)。最好的地方,生活在这些极端条件下将在海洋深处。表面非常不愉快。
因为地球是很酷的今天,一些过程必须移除大气中的二氧化碳,否则它将会有一个失控的温室效应在金星,类似。从大气中清除二氧化碳的过程包括沉积有机质的石灰石(碳酸钙)和埋葬。这些过程的帮助下化学风化作用由气体溶解硅酸盐(如CaSio3)雨水产生溶解Ca2 +,二氧化硅,和碳酸氢盐(HCO3 -),然后沉积灰岩和硅。生命的进化早前寒武纪并开始沉积有机碳,消除大气中的二氧化碳。石灰岩形成的有机过程作为大碳汇并降低地球的温度。
当今大气中二氧化碳水平平衡过程,消除大气中的Co2和过程返回大气的二氧化碳。今天沉积岩储存78万亿吨碳,这一数量需要几亿年从大气中积累。返回的一部分碳循环是由几个过程。有机物的分解释放二氧化碳。灰岩沉积在大陆边缘是最终的俯冲或变质钙质硅酸盐岩石(CaSiO3),两个过程释放二氧化碳。这个系统的二氧化碳循环调节大气中的二氧化碳,因此全球气温在长期尺度。利率的变化碳循环与板块构造的变化密切相关,表明构造、大气成分和温度,和生命的发展是密切联系的,在许多不同的方式。
认识生命的迹象在非常古老,变形岩石通常是困难的。寻找地球化学同位素分馏是一个方法或检测之前生活在岩石的迹象。代谢产生独特的碳同位素组成(C)有机和无机碳13 /碳12同位素比值相差约5%。所以isotopically光老岩石中碳的存在表明生命的影响。不同形式的life-photosynthesizing metha-nogenic, methylotropic生物都有可能是现在的38.5亿甚至3.5年前。早期生活在preoxygen-rich的气氛中,必须适应环境的减少。
生活38亿年年前由原始的原核生物(单细胞生物,没有细胞核和其他膜结合细胞器)。这些生物体自身的有机化合物(碳水化合物、蛋白质、脂质、核酸)从无机碳来源于二氧化碳,水,和能源来自太阳的光合作用,但他们没有释放氧气(O2)作为副产品。更熟悉的光合生物使用水(H2O)作为还原剂,氧化02年在这一过程被称为氧的光合作用。相比之下,这些早期的原核生物使用硫化氢(H2S)作为电子给体,生成单质硫的过程称为anoxy-genic光合作用。硫磺可以进一步氧化形成硫酸离子(SO42 -)。氧气会被有毒这些原核生物和环境缺乏氧气。正因为如此,他们获得的能量通过厌氧细胞呼吸而不是有氧呼吸,减少硫酸盐离子而不是o2。3.5 Ga,蓝藻、细菌的一种以前称为蓝绿藻产氧光合作用的能力,向大气中释放二氧化碳和氧气。因此保护臭氧(O3)层开始形成,阻断紫外线(UV)来自太阳的辐射和其他生物的表面可居住。
蛇绿岩25亿岁的黑人吸烟者的类型热液喷口和原始生命形式的证据被发现在中国北部。物理条件这些甚至老洋中脊允许无机合成的氨基酸和其他生命起源以前的有机分子,和这个环境保护从早期高水平的紫外线辐射和有害物质对生物分子的影响。在这种环境下沉淀和合成的轨迹生活可能是小,硫化亚铁珠发出的热液喷口
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