Arkæikum

1.2 ARKÆIKUM

For 3,9 – 2,5 mia. år siden

 

Perioden, hvor livet tager sin begyndelse

Livets opståen:

 

RNA og DNA

 

RNA er enkeltstrenget og kan bøjes på mange måder og dermed meget flexibelt, mens DNA er dobbeltstrenget og snoet. Skelettet i RNA er sukkerstoffet ribose, hvor det i DNA er deoxyribose, deraf navneforskellen.

 

RNA består af nukleobaserne adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og uracil (U). Sammen med ribose og fosfat bliver de til nukleotider. 3 nukleotider, f.eks. AAG, koder for en bestemt aminosyre, lycin. Hos DNA er uracil udskiftet med thymin (T). En RNA- eller DNA-streng består af en lang serie af nukleotider. Derfor vil man se de 4 bogstaver i beskrivelser af et menneskes, et bøgetræs eller en bakteries gener.

 

En DNA-streng består af en række sekvenser af gener. DNA kan to ting:

 

1. Det kan kopiere sig selv. Sker ved DNA’ets to strenge adskilles og hver del kan herefter gendanne en ny streng vha. enzymer, der bruger de to adskilte DNA strenge som skabelon til at danne kom-plementære strenge. Herved skabes mu-lighed for celledeling, hvor hver celle får et DNA.

 

2. Det kan også bruges som instruktionsbog for dannelsen af forskellige proteiner. Dette sker ved at der udskilles en mindre RNA-streng fra den ene af DNA’ens to strenge. På den måde gives information videre. Kan gendanne ny streng, jfr ovenfor.

 

RNA-strengen oversættes ved hjælp af en molekylær maskine, kaldet ribosom, til forskellige proteiner. Proteiner er en lang kæde af aminosyrer, som foldes på en bestemt måde og dermed får en funktion i en celle. Bl.a. omdanner de stoffer, giver signaler og danner strukturer i cellerne.

Processen, som ligger til grund for liv, er startet med at der er blevet dannet genetiske byggesten i form af nukleobaser, som er molekyler, som er opbygget af kulstof, brint, ilt og kvælstof. Dette kan være sket på Jorden eller ude i universet, Evolutionen har herefter udvalgt de bedst egnede nukleobaser. Dette er udtryk for, at evolutionen alle-rede er startet på kemisk niveau og ikke først på biologisk niveau.

 

Senere har nukleobaserne tilknyttet ribose (sukkerstof) og fosfat og er blevet til nukleotider. Disse har knyttet sig sammen i grupper, som igen har samlet sig i kæder, så der er blevet dannet en slags skabelon eller kode. Denne kode kaldes RNA. Dette kan f.eks. være sket i bestemte former for ler, hvor der findes krystaller med elektrisk ladning, som fik dem til at binde sig til hinanden. Alternativt ved energi fra hydrotermiske væld eller trykbølger fra meteornedslag.

 

RNA er herefter blevet brugt til at bygge molekylære kopimaskiner, såkaldte coenzymer, som er en slags proteiner. Der kan have været flere slags kopimaskiner, men kun en har vundet det evolutionære kapløb. Coenzymet har dereftter kunnet kopiere RNA-strenge, så nyt liv har kunnet dannes. RNA har tilsvarende været med til at bygge en maskine til at producere proteiner, den såkaldte ribosom.

 

Mange virus er dannet udelukkende på basis af RNA, bl.a. HIV-virus. Virus bliver ikke betragtet som en levende organisme, da de ikke kan formere sig alene eller lave stofskifte, men kræver en vært.

 

 

 

Influenza-virus

 

RNA er ustabilt, hvorfor det har udviklet DNA, som er stabilt og som kan styre dannelse af RNA. DNA er i stand til at lagre omfattende genetiske instruktioner.

 

 

 

Forudsætninger for encellet liv (Luca):

 

Der er flere teorier omkring livets opståen. Men uanset hvilken teori man hælder til, skal tre elementer være tilstede for at kunne danne liv, og yderligere to elementer for at kunne opretholde liv:

 

1. Aminosyrer til dannelse af proteiner.

 

2. Stofskifte (energiomsætning), som kan have været en simplere mekanisme end den nuværende med fotosyntese

 

3. En cellemembran, der kan adskille en organisme fra den omkringliggende verden.

 

4. Homeostase. D.v.s. opretholdelse af et indre konstant miljø på trods af ændringer i det ydre miljø.

 

5. Kopiering og deling. Uanset hvordan livet er opstået, har et molekyle i energirige kemiske forhold udviklet den egenskab, at kunne kopiere sig selv.

Livets udvikling:

 

Der har formodentlig eksisteret liv for 4 mia. år siden. Forskerne bruger begrebet Luca (last universal common ancestor). Luca var en simpel encellet organisme, også kaldet en prokariot. Den har levet i forbindelse med vulkaner i en periode, hvor havene med mellemrum blev bombarderet væk af asteroidenedslag. Den åndede ved brint, enten H2 eller H3. Der kan have været flere former for liv, hvor Luca så har udkonkurreret de andre.

 

Prokarioter betyder ”før kerne" og omfatter alle encellede organismer uden en cellekerne. Deres cellemaskiner inkl. arvemateriale svømmer frit rundt i cellens indre. Prokarioterne dannede cellemembraner, men i to forskellige udgaver, som blev til hhv. arkæer og bakterier, men begge uden cellekerner.

 

De meget primitive arkæer udnyttede brint som energi og kuldioxid som kilde til kulstof. Processen medførte dannelse af me-tangas. Arkæerne har overlevet til i dag i forbindelse med de hydrotermiske skorstene, som findes i forbindelse med sprækker i jordskorpen, bl.a. i midten af Atlanterhavet, hvor kontinenter bliver trukket fra hinanden. De findes også i dyrs fordøjelseskanal.

 

 

 

Allerede for 3,9-3,8 mia. år siden var der liv i oceanerne i form af bakterier, herunder cyanobakterier (kaldes fejlagtigt også blå-grønalger), der er encellede organismer uden cellekerne.

 

Kemiske spor af bakterierne er fundet ved Isua i Grønland. De er dateret til at være 3,8 mia. år gamle. Ved Hudsonbugten i Canada er fundet rust-røde, rørformede og trådagtige strukturer i lavasten fra 3,8 mia. år siden. Rørene er mikrofossiler af encellede bakterier, som har fået energi ud af at ilte jern.

 

De ældste fossile celler, der er fundet, er først opstået for 3,5 mia. år siden. Bakterierne åndede på dette tidspunkt med sulfat.

Cyano-bakterie

 

Den første form for fotosyntese bestod af kuldioxid (CO2) og svovlbrinte (2H2S), som omdannedes til organisk stof (CH2O) + vand (H2O) + ren svovl (2S).

 

Senere begyndte cyanobakterierne at producere ilt ved fotosyntese, ligesom planterne gør i dag. En proces, hvor vand (H2O), kuldioxid (CO2) og solenergi omdannes til sukker (C6H12O6) og ilt (6O2). Ilten frigives ikke til atmosfæren, men bindes i de omgivende mineraler, primært jern.

 

For 3,3 mia. år siden dannedes de første stromatolitter, d.v.s. klæbrige måtter af cyanobakterier. De findes i dag i ugæstfrie områder, hvor der er ikke er dyreliv til at spise dem.

or 2,9 mia. år siden fandtes store områder med stromatolitter på klippeoverflader med et tyndt lag af cyanobakterier, som lavede fotosyntese.

 

Der begyndte at blive dannet fri ilt i atmosfæren fra for 2,7 mia. år siden, op til 1%. Dette medførte, at nogle af de tidligste organismer, der fungerede uden ilt, blev forgiftet og forsvandt. Samtidigt opstod til gengæld de første organismer, som kunne udnytte ilten.

 

Nutidige stromatolitter fra Vestaustralien

 

Kontinenternes dannelse:

 

For 3,9 mia. år siden begyndte dannelsen af den tynde, faste skorpe ved kappens gradvise afkøling. Den begyndende skorpe består især af silicium, aluminium og ilt, der er samlet i mineralerne feldspat og kvarts.

 

Oceanbundene består af basalt, som er 10% tungere end granit og derfor ligger lavere og bliver dækket af vand. Nogle oceanplader hænger sammen med kontinentalplader (som f.eks. nuværende Eurasiske plade) eller som en ren oceanplade (som f.eks. Stillehavspladen). Havet over oceanpladerne er typisk 2-5 km dybt, men oceanpladerne kan nå helt op til overfladen i form af øer som f.eks. Island og Cypern.

 

De tektoniske bevægelser

 

Disse styres ved at varme oceanområder stiger op ved havbundsspredning og kolde synker ned ved subduktion. Det er denne såkaldte konvektion, som giver kontinentaldriften.

 

Ved subduktion synker eller glider en plade ind under en anden plade. Typisk glider en gammel, tung og kold oceanplade ind under en kontinentalplade, som f.eks. ved Sydamerikas vestkyst. Pladerne kommer i spænd, hvorved der dannes oceangrave. Det er tyngden af den gamle og kolde oceanplade, der sætter bevægel-sen i gang.

 

Subduktionen kan også ske mellem to oceanplader eller to kontinentalplader. Ved to oceanplader vil den ældste glide ind under den yngste. Ved to kontinental-plader vil der dannes bjerge. De kraftigste jordskælv finder især sted i subduktions-områder.

 

Ved havbundsspredning trækkes to plader fra hinanden, som det f.eks. sker i Atlanterhavet, hvor Amerika og Europa trækker hver sin vej. Her dannes ny havbund ved åbningen mellem 2 plader. Den nye havbund er varmere og dermed lette-re end den ældre.

 

En tredje form for pladebevægelser er ved transforme forkastninger, hvor to plader glider parallelt forbi hinanden, som f.eks. ved Californien.

Der dannedes mere faste mikrokontinenter ved iltning af magma, hvorved der dannedes granit. Disse blev til vore dages kratoner, d.v.s. områder, som er faste, og ikke deles op af tektoniske bevægelser. Den mindre vægt betyder at kratonerne svømmer ovenpå magmaen.

 

Diamanter kommer fra de ældgamle kontinentkerner, de såkaldte kratoner, hvorom de yngre kontinentale materialer har samlet sig. I disse stabile kontinentkerner finder man de ældste bjergarter på Jorden, og deres rødder når dybt ned i den underliggende kappe – ca. 200 km – hvor trykket er tilstrækkeligt højt og temperaturerne samtidig tilstrækkelig lave til, at diamanter kan dannes og bevares i milliarder af år.

 

Over geologisk tid er nogle af disse diamanter kommet op til Jordens overflade i forbindelse med udbrud af magma fra dybt nede i undergrunden, bl.a. i Vestafrika.

 

 

 

Diamant

 

For 3,65 mia. år siden dannedes det første kontinent, Vaalbara, ved, at kæder af vulkanske øer pressedes sammen til et samlet landområde. I denne periode var der stor tektonisk aktivitet. Mikrokontinenter dannedes og smeltede igen for atter at blive dannet i en lidt anden form. Omfattende asteroidenedslag slog jævnligt huller i skorpen.

 

Ved slutningen af perioden var den tektoniske aktivitet faldet til vore dages niveau. Ligeledes faldt temperaturen gradvist til mere ”normale” temperaturer og tektoniske plader blev dannet.

Kontinenter kom og forsvandt gennem lange tidsrum. Et nyt kontinent, Ur, opstod, og den første kendte istid, Pongola-istiden indfandt sig. Valbara og Ur splittes op, og endnu et nyt kontinent, Kenorland, opstod, for atter at blive splittet op for 2,5 mia. år siden.

 

Atmosfærens dannelse:

 

I denne periode blev luftarter – primært kuldioxid og kvælstof - frigjort fra mineraler ved smelteprocesserne i jordens indre. I forbindelse med vulkansk aktivitet og ved nedslag af asteroider steg de op til overfladen. Atmosfæren bestod i denne periode fortrinsvis af kuldioxid, kvælstof og vanddamp.

 

Hvor kom vandet fra?

 

Jorden befinder sig i en afstand fra Solen, hvor der ophobes særligt store mængder ilt, som kan bindes i iltholdige molekyler – herunder vand. Hvor brint er et ekstremt udbredt grundstof i universet, er ilt en mere begrænset ressource, som kun dannes i stjernernes indre.

 

En del af vandet opstod således, da jorden blev dannet, og er efterfølgende blevet transporteret ud af jordens kappe og skorpe. Det kan være sket ved frigivelse af vanddamp bundet i klipper, samt via vulkanudbrud, hvor vanddamp bundet i magma er blevet sendt op i atmosfæren sammen med aske og gas. Vanddampen er herefter kondenseret og faldet ned som regn.

 

En anden del af vandet er tilført jordens atmosfære gennem et bombardement

1. fra små isplaneter fra den ydre del af asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter.

2. fra meteorer fra området længere ude end Neptun

3. og/eller fra kometer.

 

Nedslaget af kometer kan have bidraget med flydende vand. Der findes vand i midten af kometer. Det holdes flydende af radioaktiv varmeudvikling. Sonden Rosetta har i forbindelse med landingen på kometen Tjurjumov-Gerasimentko analyseret vandet. Det blev her konstateret, at koncentrationen af isotoper var anderledes end i vandet på jorden, hvilket gav sig udtryk i mere tungt vand. Teorien om vand fra kometer kan dog være rigtig, hvis isotopkoncentrationen har ændret sig i de millioner af år, der er gået siden nedslagene eller hvis sammensætningen ikke er ens på de forskellige kometer.

 

De samme betragtninger gælder for meteorer fra området uden for Neptun.

 

Til gengæld svarer målinger af isotopkoncentrationer på asteroider i højere grad til vandets nuværende sammensætning på Jorden.

 

En fjerde mulighed er ifølge nogle forskere, at vandet er kommet fra Mars i form af meteornedslag.

Copyright @ All Rights Reserved

DAVID NICHOLAS

 

Consectetuer tempus it ipsum gravida diam nibh aenean quisque dolor eget at leo nulla ipsum nisl wisi sed.

Recent Presentation

Lorem Ipsum

Elit sed dignissim sit felis leo sem morbi suspendisse volutpat est varius eligendi fusce suspendisse aliquet in lectus dolor maecenas pede mi at vulputate.

mail@demolink.org