Elämän synty ja kehitys Maassa
Elämän edellytyksetMuuttuva maailmankuvaMaailmankaikkeuden syntyteoriaAurinko - avaruuden ydinvoimalaMaan ikäEnsimmäiset SolutEnsimmäiset eläimetIhmisen kehitysJäänteitä menneisyydestäHenkinen ihminenInhimillinen kehitysIhmisen myytitViitteitä

Kirjoittanut ja toimittanut Geologi Filosofianmaisteri Seppo Mononen

All Rights reserved  Copyright Text ⓒ Seppo Mononen 2009, 2011

ISBN 978-952-5543-77-3

Yhteys: seppomononen@litorina.org

Litorina ry 2011


 

itassahe2.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

Tässä he kävelivät käsi kädessä.

Aikuisen ja lapsen jalanjäljet kivettyneinä 3,6 milj. vuoden ikäiseen tuhkaan, Laetoli, Tanzania.

Valokuva Richard ja Mary Leakey 

 

 

 

 

 

 

 

ElamEdellyt-Energiav.jpg


 
 
 
 
 
 
Elämän edellytykset
 
 
 

Elämän edellytyksiä on kaksi: energia ja kemikaalit, jotka kykenevät hyödyntämään sitä. Riippuvuus on sama 3.000 - 4.000 miljoonaa vuotta sitten eläneillä yksinkertaisilla bakteerien lailla kopioituvilla eliöillä ja miljoonilla monitahoisesti kehittyneillä lajeilla, joiden kanssa nykyaikana jaamme Maan.
 
Elämälle olennaisten alkuaineiden luettelo on merkittävän lyhyt. Happi (O2) on tietenkin tärkein, ja hiili (C) on jokaisen orgaanisen yhdisteen runkona. Typpi (N) on jokaisen aminohapon ja nukleotidin rakenneosa, ja näistä koostuvat vastaavasti proteiinit ja nukleiinihapot. Fosfori (P) esiintyy jokaisessa nukleotidissa ja kaikissa molekyyleissä, jotka osallistuvat energian siirtoihin. Muutamia muita alkuaineita tarvitaan aineenvaihdunnassa hivenmäärinä. 
Elämälle olennaisia molekyylejä on kolme: lähes jokainen eliö tarvitsee vettä, useimmat vaativat vapaata molekyylistä happea ja kaikki kasvit tarvitsevat hiilidioksidia. Todelliset vihreät kasvit valmistavat ravintoyhdisteitä hiilidioksidista ja vedestä yhdessä maasta saatavan typen ja fosforin kanssa ja tuottavat happea sivutuotteena. Kun kasvin tarvitsee käyttää osa varastoimastaan energiasta, se käyttää happea "polttaakseen" ravintoaineensa. Näin tehdessään se valmistaa sivutuotteena vettä ja hiilidioksidia. Eläimet käyttävät hyväkseen kasveihin varastoitunutta energiaa siten, että ne joko syövät kasveja taikka syövät kasveja syöviä eläimiä.
Aivan kuin kasvitkin, ne käyttävät happea aineenvaihdunnassaan, joka on yhtä kuin solussa tapahtuva hidas palaminen eli soluhengitys, ja tuottavat prosessista jätteenä vettä ja hiilidioksidia. Sekä kasvit että eläimet tarvitsevat lisäksi vettä moninaisiin toimintoihinsa: Esimerkiksi ravinteiden kulkeutuminen kasvin juurista ylös johtuu veden haihtumisesta lehdistä. Eläimet käyttävät vettä ruumiinlämmön säätelemiseen iholta tapahtuvana haihtumisena sekä kuona-aineiden poistamiseen ruumiista. Kokonaisuutena ottaen nykyajan kasvit ja eläimet on siten tiukasti sidottu loputtomaan saman aineryhmän kemikaalien kiertoon. 

Aurinko on äärimäinen energian lähde, joka antaa voiman kaikille eliöjärjestelmille. Elämän toimimaan saavan suunnattoman energiavirran atomiperusta on yksinkertainen: Auringosta tulevat fotonit lisäävät energiaa elektroneihin, joihin ne törmäävät. Kasvit ovat kehittäneet keinon, jolla ne estävät klorofyllin ladattuja elektroneja lähettämästä valoa välittömästi edelleen ja menettämästä tuota energiaa. Sen sijaan ladatut elektronit otetaan talteen ja käytetään varaamaan pienen pieniä solunsisäisiä akkukalvoja. Akkuihin näin varastoitu energia käytetään aktivoimaan energiaa kuljettavia kemikaaleja kuten adenosiinitrifosfaattia ATP. Energiaa tarvitaan kemialliseen reaktioon, kasvamiseen ja liikkeeseen ja tätä varten ATP voidaan siirtää mihin tahansa solun osaan. Silloin kun ATP:a on yli tarpeen, kasvi käyttää ylimääräisen energian varastoivien yhdisteiden kuten sokerin ja rasvojen valmistamiseen.
Energiarikkaiden molekyylien polttaminen on samanlainen tapahtuma kuin yhteyttäminen mutta sille vastakkainen: sokereihin ja rasvoihin varastoituneet energiavaratut elektronit käytetään varaamaan toisenlaisia solunsisäisiä akkuja, ja sitten akkuja käytetään taas ATP:n valmistamiseen. Tässä tapahtumassa ladatut elektronit, jotka ovat fotonien ehkä sekunteja, päiviä tai jopa vuosituhansia aikaisemmin aktivoimia, luovuttavat energiansa ja ne hylätään energiaköyhäksi hiilidioksidiksi. 
Tämä hyvin sujuva aineen ja energian käyttö luonnossa voi saada meidät helposti ajattelemaan, että elämä on yksinkertainen, haasteeton tapahtuma. Elektronit tekevät tehtävänsä, energiahyöty saadaan talteen helposti ja luotettavasti ja elämä kukoistaa. Tämä "aina kaikki parhain päin" -katsomus oli lähes yleismaailmallinen ennen Darwinia. Se kuitenkin jättää huomioimatta sen vuosimiljardien taistelun, joka johti ensimmäisen elämän kehittymiseen äärimmäisen epäedullisissa olosuhteissa. Ensinnäkään ei ollut ilmaa hengitettäväksi. Toiseksi Maan pinnalla vallitsi tuhoavan myrkyllinen säteilytaso. Lisäksi jokaisella eliöllä oli vastassaan toistuvia tuhoavia kriisejä jopa niinkin, että jotkut itse myrkyttivät omaa elinympäristöänsä. 
Jos otaksumme, että ympäristössämme joka päivä näkemämme kasvit ja eläimet olisivat tavanomaisia, saatamme unohtaa, että kaikista lajeista, joita Maan päällä on kasvanut, 99,9 % on kuollut sukupuuttoon. Myöskin jokaisella menestyksellisellä lajilla on pian tusinoittain kilpailijoita vihollisten ja loisten lisäksi - elleivät elinolosuhteiden muutokset tuhoa lajia ennemminkin. Tässä mielessä myöskin yleistyksemme aineiden kiertokulusta on juuri yleistys. Tasapaino ei ole yleismaailmallinen. On olemassa elinoloja, jotka ovat sananmukaisia tai vertauskuvallisia autiomaita. Niistä joko puuttuu joku elämälle olennainen aineosa, tai yhtä usein olosuhteet ovat myrkylliset, koska jotakin muuta ainetta on liian paljon.
 

James L. Gould'in ja  Carol Grant Gould'in (Princeton yliopisto) kirjan Life at the Edge mukaan

suomeksi kääntänyt  ja toimittanut Seppo Mononen

 



 

Aineenvaihdunnan kehittyminen (kuvio alla)

Evoluution tärkeä harppaus oli tehokkaan aineenvaihdunnan kehittyminen nykyaikaisen eukaryoottisen solun myötä alkaen noin 1,5 mrd vuotta sitten.

Kun alkeellisella maitohappokäymisellä energiaa saadaan 14,6 kCal, moderni sitruunahappokierto tuottaa 14,6 + 262,8 kCal.

- Ei ihme että juoksija maaliin tullesaan voi irvistää pahasti, koska energiantuotanto 'menee maitohapoille' kun elimistö ei kykene tuottamaa riittävästii ponnistuksen vaatimaa happea. Maitohappokierto on säilynyt aineenvihdunnan varajärjestelmänä, jonka teho on vain noin 1/20 normaalista.

AA.Energiak435.jpg