地球上最早的单细胞生物以什么为食?
随着原始海洋中自然产生的有机分子的消耗,一些细胞逐渐进化出新的代谢途径,可以利用其他能源和无机分子合成所需的有机分子,从而成为自养生物。自养生物包括利用化学能和CO2、H2和H2S合成有机物质的化能自养生物。同时,可能存在最早的利用H2S而不是H2O作为光合作用氢源的光自养生物,因此它们不产生O2。化石证据表明,上述自养细胞可能出现在大约35亿年前。3.产生氧气的光自养细胞出现了。
发现的最古老可靠的蓝藻化石形成于大约28亿年前。据推断,能产生氧气的光合细胞大约在30亿年前开始向环境释放氧气。此后,生命活动对地球的演化产生了巨大影响。4.耐氧和好氧细胞出现
随着大气中氧含量的增加,一些细胞逐渐进化出一种可以利用氧的代谢途径,即有氧呼吸,有氧呼吸的能量代谢效率比无氧呼吸高18倍。5.真核细胞出现了
约1.5亿年前,岩层中开始出现真核细胞化石。被广泛接受的关于真核细胞起源的理论是内共生假说。
这种假说认为,一类以吞噬作用为生的原核细胞往往外膜内陷,然后内陷的外膜将原细胞内暴露的DNA包裹起来,保护其遗传物质免受外来物质的侵害,从而逐渐形成原始的真核细胞。之后,原始真核细胞吞噬有氧原核细胞,并与之形成共生关系,以用于有氧呼吸通路的能量代谢,最终共生的有氧细胞进化为线粒体。植物细胞中的叶绿体具有类似的起源,它们通过光合原核细胞如蓝细菌的内吞作用,通过内共生体进化成叶绿体。
现代生物的线粒体和叶绿体有自己独立的环状DNA小基因组和类似于原核生物的基因表达系统,线粒体基因组主要使用与核基因组略有不同的遗传密码子。这些都是内共生假说的证据。(B)地球进化和生物进化
地球的进化和生物的进化是两个密切相关、相互作用的过程。原始地球的地质变化导致了生命的起源,生命活动引起了地球环境的特殊变化,地球环境的任何变化都会影响生命的进化。
早期单细胞光合生物(主要是蓝藻)的长期活动给地球环境带来的一个最显著的永久性变化是大气中氧气的积累,大气中氧气的增加反过来影响生物进化,比如有氧呼吸代谢途径的出现。大气中氧含量增加带来的另一个变化是,阳光将部分氧分子(O2)转化为臭氧分子(O3),然后在高层大气中形成臭氧层,可以吸收阳光中的大部分紫外线。有了臭氧层的保护,地球表面各个地方都有可能出现生物。
单细胞光合生物对地球环境的另一个重要影响是,它们利用大气中大量的CO2合成有机碳化合物,然后直接或间接形成碳酸盐(如碳酸钙等。),大量沉积到岩石圈中。直接后果之一就是大气中CO2的浓度和大气的温室效应大大降低,从而基本抵消了数十亿年来太阳辐射导致地表温度持续缓慢升高的影响。今天这样一个CO2含量低,O2含量高,有臭氧保护层的现代大气,是地球和生物长期共同进化的结果。(网络信息)