evolucia biosfery

Evolúcia biosféry

Stručný prehľad názorov na vznik života na Zemi

Na jednotlivých stupňoch vývoja a ľudskej spoločnosti existovali určité predstavy o vzniku
živých systémov. A odpoveň na túto otázku boli rôzne interpretácie. Najstarší názor o stvorení
života, ktorý vznikol zásahom nadprirodzených bytostí. Tento smer označujeme ako
KREATIZMUS. Po kreatizme rozšírením názorom sa stala predstava o samozrodení. Táto
predstava hovorí, že život vznikol priamo a bezprostredne z neživej hmoty.

Grécky filozofovia – Anaximandos(610-546) tvrdí, že všetko živé má večný princíp, ktorý sa
nazýva apeiron alebo aroistom. Táles z Milénu(640-550) tvrdí, všetko pochádza z vody.
Anaximénes(588-525) všetko pochádza zo vzduchu. Demokritos(460-370) život vznikol
spontánne reakciou atómov ohňa s atómami vlažnej zeme. Aristoteles(383-322) zastáva
názory o samoplodení. Žaby, rastliny vznikli z bahna, červy z hnijúceho mäsa, blchy
z prachu.... Jeho názory trvali do stredoveku. Vyvrátil jeho tvrdenia F.Reti(1626-1690)
dokázal, že muchy vznikajú z lariev a larvy z vajíčok. Teória samooplodnenia pretrvávala aj
po týchto pokusoch. Po objavení mikroskopu sa samooplodnenie týkalo len baktérií. Túto
teóriu zastával Niedham. Taliansky učenec Spallanzani(1729-1799)dokázal, že to tak nie je.
V hermeticky uzavretej banke bol mäsový vývar, ktorý uvaril a nič nevzniklo. Veľký obrat-
L.Pasteura(1822-1895) –vyvrátil Pouchetove názory, ktoré tvrdil, že baktérie vznikajú
priamo v sennom náleve. Dokázal, že život vzniká len tam, kde sú zárodky života.Aj napriek
týmto dôkazom ešte teóriu samooplodnenia rozpracovali ďalší bádatelia Naegeli a Haeckel
(1834-1919) život aj v súčastnosti vzniká z akýchsi mikroskopických útvarov –
PRÓBIE( neboli dokázané). Otázka vzniku života aj v súčastnosti na našej planéte bola
diskutovaná v minulom storočí-Lepešiaskou a Oparinom(ruskí vedci). Lepešiaska- Ešte dnes
môžu vznikať nové živé formy za vhodných podmienok k neživej hmote. Oponuje Oparin:

1. Cesta vzniku nových organizmov bola historicky veľmi dlhá a zložitá.
2. Keby aj takéto primitívne formy vznikali neprežijú lebo sa stanú potravou pre živé

organizmy.

Kries sa priklonil k Lepešinskej – existujú neprebádané oblasti, existujú mikroskopické formy
v hlbinách oceánov, ktoré majú podobu zhlukov alebo koacelvátov.

ETERNIZMUS – eternus-večný

-

Filozofický smer, ktorý tvrdí, že život je večný

1.názor – život bol na našu planétu prinesený z iných planét – vo forme zárodkov –
KOZMOZOA. Richter(1870) tvrdil, že zárodky sa na zem mohli dostať meteoritmi síce
povrch meteoritu je žeravý, ale vnútro je chladné.

2.názor- zárodky života sa na našu planétu dostali slnečným žiarením (málo
pravdepodobné, kôli ultrafialovému žiareniu)

3.názor. Riadená panspermia- Crick a Orgel (1973) tvrdili, že život môže byť rozsievaný
vo vesmíre dokonalejšími civilizáciami – prostredníctvom kozmetických rakiet.
Zastavenou vedeckou teóriou je v súčastnosti je teória evolučnej abiogenézy.!!!

Posledných 10.ročiach je zaznámanou teória evolučnej abiogenézy, ktorá tvrdí, že život na
Zemi vznikol autochtónne( z gr. slova autochtón – vznikať na mieste, kde sa vyskytuje)
postupným vývojom a organizáciou hmoty. Utvorenie živého systému predpokladá vhodný
material (prvky, zlúčeniny) zákonite usporiadaný v priestore a čase.

Postupnosť rozličných evolučných procesov k najvšeobecnejšej forme:

1. Evolúcia hviezd a chemických prvkov
2. Kondenzácia medzihviezdnych plynovo prachových hmlovín
3. Formovanie našej slnečnej sústavy
4. Formovanie Zeme(4,5mil.rokov)=5-9.109 rokov
5. Vytvorenie sekundárnej atmosféry vulkanického pôvodu
6. Vznik monomérov
7. Vznik polymérov
8. Autoorganizácia mnohobunkových otvorených systémov (4.mil.rokov)
9. Vznik a vývoj primitívnych prototypov bunky(3,5-4 milardy)
10. Vznik a vývoj prokaryotickej bunky
11. Vznik a vývoj eukaryotickej bunky
12. Vznik a vývoj mnohobunkových živých systémov(2 miliardy)

Teória evolučnej abiogenézy zahŕňa:

-

Vývoj vesmíru a Zeme

-

Chemickú evolúciu

-

Biologickú evolúciu

-

Psychosociálnu evolúciu

Vývoj vesmíru a

Zeme

Gemov(americký vedec) tvrdil, že vesmír vznikol pred 20 milárd rokov. Dnes si myslíme, že
to nebolo viac ako 14 miliard rokov. Čo bolo predtým? Vedci zastavujú názor, že na začiatku
všetko to čo vidíme bolo sústredenédo veľmi malého objemu s veľkou(nekonečnou)
hmotnosťou- z toho vznikol vesmír aj Zem. Pred tým nebol čas, pretože čas vznikol
rozpínaním priestoru. BIG-BANG-vznik priestoru, rozpínanie. Vesmír je zložený z vodíka
(protónov) H vytvára hmloviny, z ktorých vznikajú za supervysokých teplôt a tlaku rôzne
chemické prvky. Takýmto spôsobom vznikajú aj jadrá He a časť hmoty sa premení na
energiu. Teda premena alfa častice je sprevadzaná evoľnením veľa energie. Na slnku sa
premení každú sekundu 600-800 milion H. V procese tvorby He sa môže dosiahnuť 108
Calvina. Pri takejto teplote jadra H a He tvoria jadrá najmä C, O, Ne, Mg, Si, S, Ca. Pri ešte
vyšších teplotách - Fe, Ni, .... Tieto procesy prebiehajú v supernovách. V určitej fáze
explodujú, ich hmota sa rozširuje vo veľkej oblasti dochádza k ochladeniu. Z utvorených
proplanetárnych hmlovín sa mohli postupne vytvárať hviezdy, slnka a planéty. Naša slnečná

sústava je zložená z 9 planét: Merkúr, Venuša, Zem, Mars, Jupiter, Saturn,Urán, Neptún,
Pluto. Slnečná sústava je súčasťou galaxie –Mliečna dráha. Na slnku sa okrem vodíka a hélia
nachádza C a O. K ich vytvoreniu bolo potrebné dosiahnuť vyššiu teplotu. Ale v strede slnka
predstavuje teplota 20.106 Calvina. Pri takejto teplote môžu prebiehať len termojadrové
reakcie väčšinou ťažkých prvkov. Zdrojom týchto elementov sú hmloviny H a ťažkých
prvkov, ktoré sú staré ako naša galaxia. Na Zem a slnko sa dostávajú ťažké kovy meteoritmi.
Otázka pôvodu slnka a planét nie je doriešená. Existuje niekoľko hypotetických modelov
Zeme a slnečnej sústavy. Najpravdepodobnejšia teória je hypotéza studenej kondenzácie:
Kuipera tvrdí, že v našej galaií došlo ku kondenzácií častí obrovskej hmloviny, ktorú
vytvorilo praslnko obalené prstencom hmoty. Vonkajšia zóna disku sa rozpadla na plynovo
prachové chumáče, ktoré mali rôzny tvar a štruktúru a pohybovala sa v rôznych
vzdialenostiach od stredu prstenca praslnka – vznikli praplanéty. Prazem podľa autora mala
nízku teplotu, jej hmota pozostávala z plynov a kusového materialu. Plyny- H, He, Ne, metán,
amoniak a vodné pary. Kusový material: minerály, voda v tuhej podobe.

Hypotéza Schmida –priamou kondenzáciou hmoty bolo lokálne zvýšenie teploty.

Hypotéza Urya – planéty vznikli nahromadeným chladných častí(planetofylámí). Nepočíta
s lokálnym zvýšením teploty. Kondenzácia prebieha mechanicky.

Vlastnosti Zeme

-zatiaľ bezpečne vieme, že iba naša Zem má všetky optimálne podmienky pre existenciu
živých systémov:

1. vhodná vzdialenosť od Slnka

2. primeraná rýchlosť otáčania

3. vyhovujúca teplota v rozmedzí od 0-100 °C

4. vhodné geologické zloženie s hydrosférou a atmosférou

5. patričná gravitačná sila

6. intenzívne elektromagnetické pole na odchýlenie zhubného kozmického žiarenia

7. ozónová vrstva

Zloženie pôvodnej zemskej kôry bolo asi rovnaké ako dnes. Pozostávalo zo silikátov zlúčenín
: Si, Al, Fe, Ca, K. Fyzikálny stav kôry bol pevný miestami tekutý pod vplyvom tektonického
tlaku. Teplota 0-100°C. Zem bola najprv bez vody. Povrch Zeme bol pokrytý sopkami
láva+plyny. Voda sa z pôvodného materialu uvolnila neskoršie(ale nevie sa ako). Vytvoril sa
prvotný oceán- riftový oceán obsahoval 1/6 vody súčasného svetového oceánu. Objem sa
zväčšoval následkom sopečnej činnosti. Teplota na zemskom povrchu bola príčinou cirkulácie
vodných más a to zase príčinou zrýchlenia pohybu zeme. Prvkové zloženie oceánu sa menilo,
ale za posledných 200 milionov rokov sa zloženie nezmenilo. Slanosť je 3,5% a morská voda
obsahuje asi 70 prvkov. S formovaním hydrosféry a litosféry súvisí formovanie atmosféry.

Dnes sa zastáva názor, že primárna atmosféra zeme zložená primárnej zeme H a He sa
vplyvom nízkej gravitácie dlho neudržala a tieto plyny unikli do vesmírneho priestoru.
Druhotná atmosféra zeme je výsledok sopečnej činnosti – odlišovala sa od dnešnej lebo mala
zásaditý charakter – H, C, Cl, a topy O. Ďalej tu boli: metán, amoniak a vodné pary. Vplyvom
žiarenia mohol vzniknúť kyanid a táto zlúčenina mohla dať predpoklad vzniku aminokyselín
(chemickou cestou nie biologickou). Hmotnými zdrojmi chemickej evolúcie mohli byť
produkty sopečnej činnosti a prvotné zlúčeniny syntetizované mimo Zeme a transportované
na povrch Zeme kométami a meteoritmi. Vhodnými zdrojmi energie pre chemickú evolúciu
mohli byť ultrafialové žiarenie, elektrické výboje, ionizujúce žiarenie, rádiogénne
a vulkaničné teplo.

Chemická evolúcia

Vplyvom rôznych chemických energií v redukčnej atmosfére prvotnej Zeme zloženej
z uhlovodíka, vodných pár, amoniaku, sirovodíka dochádza k vytvoreniu zlúčenín:
kyanovodík, organické kyseliny, aminokyseliny, mastné kyseliny, sacharidy, nukleotid,
pirfirínov, aldehydov, Toto abiotické vytváranie mikromolekúl biopolymérov ale aj
makromolekúl a ich vzájomnej reakcie nazval Clavin chemickou evolúciou. Oparin poveddal,
že tieto syntézy sa dajú imitovať pomocou modelových experimentov.

1. Sacharidy – veľmi dôležité biochemické zlúčeniny, laboratórne sa podarilo pripraviť

cukry: pentózy aj hexózy

2. Mastné kyseliny – aj za pomoci UV žiarenia v emulzii izooktánu, oktánu, hexánu

a heptánu vo vodnom prostredí vznikajú mastné kyseliny. Avšak nedajú sa pripraviť
chemickou cestou, ktoré sú štruktúrnou zložkou lipidových komplexov- membrán.

3. Aminokyseliny – za pomoci elektrických výbojov a iných zdrojov energie

v podmienkach redukujúcej Zeme mohli vzniknúť aminokyseliny. Chemickou cestou
boli niektoré aminokyseliny pripravené, ale nepodarilo sa nasyntetizovať – histidín,
triptofán, cisteín.

4. Polymerizácia aminokyselín- aminokyseliny môžu vo vodných roztokoch ale aj

v suchom stave – katalýzou, zahrievaním – polymerizovať. Podarilo sa to Foxovi.
Vznikli protenoidy

5. Nukleové kyseliny a ich komponenty – podarilo sa Foxovi riešiť otázku priority

nukleových kyselín a bielkovín. Podľa Foxa prvotným systémom bol systém
z protenoidov, ktoré boli vnútorne organizované, aktívne a obsahovali informačné
schopnosti. V 2.štádiu pranukleových kyselín s protenoidom procesom fúzie vytvorila
praribozómy. V 3. Štádiu vznikli približne rovnako bielkoviny a nukleové kyseliny.

Biologická evolúcia

Zvláštnou schopnosťou biopolymérou je schopnosť vytvárania väčších celkov a komplexov
ich interakciou. Tak vznikli mnohobunkové systémy v podmienkach prvotného bujónu na
hranici chemickej a biologickej evolúcie. ( pred 4 miliardami rokov). Calvin predpokladal, že
hranica medzi chemickou a biologickou evolúciou nie je ostrá ale má difúzny charakter.
Rôzne polyméry bielkoviny, lipidy, sacharidy, NK sa mohli za vhodných podmienok spájať
do mikrosystémov – typu mikrosfér, koacervátov, flokulátov, alebo do špecifických

membránových štruktúr. Podľa doterajších predstavách pri vzniku bunky môžeme uvažovať
o 3 etapách:

1. Vznik a vývoj primitívneho prototypu bunky
2. Vznik a vývoj prokaryotickej bunky
3. Vznik a vývoj eukaryotickej bunky

1. Etapa:

Pred zhruba 3,5 – 4 mld. Rokov v podmienkach primárneho bujónu vznikol svet
mnohomolekúl mikrosystémov- primitívneho prototypu živej bunky = PROBIONT,
EUBIONT. Prechodná vývojová forma koacélových a proteinogénnych mikrosfér
prokaryotickej bunky.

2. Etapa:

Začala pred 2, 5 -3,5 mld. Rokov. Vývoj smeroval k vyšej organizovanosti,
samostatnosti, vnútornej organizovanosti a k zdokonolovaniu rozmnožovania.
U prokaryotoch nositeľom dedičnej informácie je haploidný genom. Jednovláknové
DNA v kruhovej forme. Primitívne organizmy sa vyvíjali bez O.(anaerobne)
Prenášačom elektrónov bol cytochróm až neskôr niektoré prokarioty nadobudli
schopnosť viazať slnečnú energiu prostredníctvom látok citlivých na svetlo. Neskôr
vznikli pigmenty PROTOPORFILINY ku koncu evolúcie prokaryov niektoré získali
schopnosť fotosyntetickej asimilácie pričom redukovali CO2 a do sa začal uvoľnovať
O.

3. Etapa:

Neustále sa zvyšoval obsah v atmosfére zrýchlil vývoj aeróbnych organizmov a ich
sťahovanie z mora do sladkej vody a na suchú zem. S tým boli spojené zmeny
genetického aparátu, vývoj pigmentov, vznik plastidov, vznik mitochondrí
a akumulácie energie v ATP. Prechod z jednoduchých prokaryotov k zloženým
eukaryotov zostáva do súčasnej doby nedoriešený problém.
Sú možné 2 prístupy:
a) Teória segregačnej genézy (segregaxiogenéza) hovorí o rozdelení celku na časti

predpokladá, že jestvuje vývojová súvislosť všetkých vnútrobunkových štruktúr
(majú spolčný pôvod)a nadobudli špecifickú funkciu

b) Hypotéza syntetickej genézy ( syntezogenneho pôvodu) eukaryotickej bunky.

Hovorí, že jednotlivé časti sa zjednotili do jedného celku. Jednou z možných
foriem je ENDOSYMBIÓZA – túto otázku riešili v 1853 –Schimper vyslovil
myšlienku o symbiotickom vzniku elektroplastov a Marglisova-Soganova 1963
predpokladá, že eukaryotické bunky je výsledkom symbiózy 2. Alebo viacerých
prokaryotických buniek rôznych typov.

Psychosociálna evolúcia

Vývojová reťaz človeka sa začala v treťohorách živočíchmi, ktoré nazývame primátmi.
Človek je prvý zo zástupcov živočíšnej ríše – cicavce. Tak ako každý živočích aj on počas
vekov prechádzal zložitými premenami. 2 etapy premien:

1. Etapa

-poludštovanie (homizácia) – hlavnými prejavmi sú zmeny pri ktorých sa podstatne
zmenila stavba tela:
a) vzpriamovanie a zmeny v tvare nôh a panvy
b)zdokonalenie stavby horných končatín a ich uvoľenie pre prácu
c) sploštovanie tváre, zväčšovanie mozgu –vyklenutie lebky a smeruje v tvare chrupu
Táto etapa začínala asi pred 6-16 milionmi rokov.Ramapitekus.

2. Etapa

Zvnútornenie (sapientácia) a zmúdrenie – prechod od človeka vzpriameného
k človeku rozumnému. Obdobie 400 tisíc rokov dozadu. Zmena sa týkala lebky
a mozgu, ale badateľne boli aj zmeny končatín, chrbtici esovitej. Najdôležitejšie
zmeny – rozvoj kôry, hemisfér, predného mozgu, zvýšenie čela, skrátenie, zubných
oblúkov, zmenšenie nadočnicového valu, dokonalé vzpriamenie až keď bola hlava na
úrovni chrbtice mohla sa rozvíjať artikulovaná reč.