Hoofdstuk 25 Macroevolution
Early earth
Hypothese:
1. De abiotische synthese van kleine organische moleculen zoals aminozuren en
nitrogene basen
2. De clustering van deze kleine moleculen tot macromoleculen, zoals eiwitten en
nucleïnezuren
3. Het verpakken van deze moleculen tot protocellen, druppels met membranen die
een andere chemische omgeving hadden dan de buiten het membraan
4. Het begin van zelf-replicerende moleculen die uiteindelijk overerving mogelijk
maakten
Synthesis of organic compounds on early earth
- Aarde ontstaat 4,6 biljoen jaar geleden
- Aarde wordt de eerste 0,6 biljoen jaar gebombardeerd met gigantische stenen en
stukken ijs
- De lucht bestaat voornamelijk uit waterdamp en moleculen die vrijkomen bij
vulkaanuitbarstingen (oxiden, CO2, CH4, NH3 en H2)
- Na het afkoelen van de aarde condenseert de waterdamp tot oceanen en verdwijnt
H2 in de ruimte
- Gedacht wordt dat de atmosfeer een reducerende omgeving was (gaf elektronen af)
en hierin organische moleculen gevormd konden worden uit simpele anorganische
moleculen, de energie hiervoor kan uit UV-licht gekomen zijn
- De hypothese werd getest via het experiment van Miller
- Later werd gedacht dat de atmosfeer niet reducerend en niet oxiderend is geweest
maar juist neutraal, ook in deze omstandigheden ontstonden er organische
moleculen
- Vents op de zeebodem en meteorieten hebben mogelijk ook een rol gespeeld in de
vorming van organische moleculen op aarde
Abiotic synthesis of macromolecules
- De abiotische synthese van RNA-monomeren kan spontaan plaatsvinden vanuit
simpele moleculen
- Door een mix van aminozuren of RNA-nucleotide op een warm oppervlak te laten
vallen ontstaan er polymeren van deze moleculen
- De aminozuurpolymeren vormden een complexe mix van linked en cross-linked
aminozuren
- De polymeren hebben mogelijk een rol gespeeld als zwakke katalyst voor chemische
reacties op aarde
Protocells
- Alle organismen moeten zich kunnen reproduceren en metabolisme kunnen
uitvoeren
- Dit suggereert dat zelf-replicerende moleculen en een metabolische bron van
bouwstenen samen in protocellen aanwezig waren
, - De nodige condities zijn misschien gevonden in een vesicle, vloeistof gevulde
compartimenten afgesloten door een membraanachtige structuur
- Vesicles kunnen kleimineralen opnemen waaraan RNA en andere organische
moleculen aan vast hebben gezeten
Self-replicating RNA
- Het eerste genetische materiaal was waarschijnlijk RNA
- Ribozymes RNA catalysts die veel op een enzym lijkt
- De RNA-moleculen kunnen zichzelf repliceren, de RNA-moleculen die dit het beste
konden bleven over via natuurlijke selectie
- Toen RNA-sequenties die genetische informatie bevatte in protocellen aanwezig
waren, waren er veel andere aanpassingen mogelijk
- RNA kon bijvoorbeeld een template vormen voor DNA, een stabielere vorm om
genetische informatie in op te slaan en nauwkeuriger te repliceren
The fossil record
Strata Fossielen in sedimenten steenlagen
Fossielen laten zien dat er grote veranderingen op aarde hebben plaats gevonden op
verschillende tijdstippen. Veel uitgestorven organismen lijken in weinig opzichten op de
organismen die we nu kennen. De fossielen die we kennen zijn maar een kleine vangst uit
alle organismen die hebben bestaan, veel organismen zijn niet gefossiliseerd.
Sommige fossielen geven een goed beeld van het ontstaan van een nieuwe groep
organismen. Deze fossielen zijn erg belangrijk om te begrijpen hoe nieuwe eigenschappen
zich ontwikkelen en hoeveel tijd dit kost.
How fossils and rocks are dated
Radiometric dating Gebaseerd op het vervallen van radioactieve isotopen
Alle organismen bevatten zowel koolstof-12 als zijn isotoop koolstof-14. Nadat een
organisme dood is gegaan veranderd de koolstof-12 concentratie in een organisme niet. De
koolstof-14 concentratie veranderd wel, omdat dit isotoop vervalt in stikstof-14. De snelheid
van het vervallen van koolstof-14 naar stikfstof-14 wordt weergegeven met de half-waarde
tijd.
Half-waarde tijd De tijd waarin 50% van het isotoop vervallen is
Elke isotoop heeft een eigen half-waarde tijd, die niet beïnvloed wordt door temperatuur,
druk of andere variabelen.
Aan de hand van de hoeveelheid koolstof-14 die nog aanwezig is in een fossiel kan bepaald
worden wat de begin concentratie koolstof-14 was en hoe oud het fossiel dus is.
Early earth
Hypothese:
1. De abiotische synthese van kleine organische moleculen zoals aminozuren en
nitrogene basen
2. De clustering van deze kleine moleculen tot macromoleculen, zoals eiwitten en
nucleïnezuren
3. Het verpakken van deze moleculen tot protocellen, druppels met membranen die
een andere chemische omgeving hadden dan de buiten het membraan
4. Het begin van zelf-replicerende moleculen die uiteindelijk overerving mogelijk
maakten
Synthesis of organic compounds on early earth
- Aarde ontstaat 4,6 biljoen jaar geleden
- Aarde wordt de eerste 0,6 biljoen jaar gebombardeerd met gigantische stenen en
stukken ijs
- De lucht bestaat voornamelijk uit waterdamp en moleculen die vrijkomen bij
vulkaanuitbarstingen (oxiden, CO2, CH4, NH3 en H2)
- Na het afkoelen van de aarde condenseert de waterdamp tot oceanen en verdwijnt
H2 in de ruimte
- Gedacht wordt dat de atmosfeer een reducerende omgeving was (gaf elektronen af)
en hierin organische moleculen gevormd konden worden uit simpele anorganische
moleculen, de energie hiervoor kan uit UV-licht gekomen zijn
- De hypothese werd getest via het experiment van Miller
- Later werd gedacht dat de atmosfeer niet reducerend en niet oxiderend is geweest
maar juist neutraal, ook in deze omstandigheden ontstonden er organische
moleculen
- Vents op de zeebodem en meteorieten hebben mogelijk ook een rol gespeeld in de
vorming van organische moleculen op aarde
Abiotic synthesis of macromolecules
- De abiotische synthese van RNA-monomeren kan spontaan plaatsvinden vanuit
simpele moleculen
- Door een mix van aminozuren of RNA-nucleotide op een warm oppervlak te laten
vallen ontstaan er polymeren van deze moleculen
- De aminozuurpolymeren vormden een complexe mix van linked en cross-linked
aminozuren
- De polymeren hebben mogelijk een rol gespeeld als zwakke katalyst voor chemische
reacties op aarde
Protocells
- Alle organismen moeten zich kunnen reproduceren en metabolisme kunnen
uitvoeren
- Dit suggereert dat zelf-replicerende moleculen en een metabolische bron van
bouwstenen samen in protocellen aanwezig waren
, - De nodige condities zijn misschien gevonden in een vesicle, vloeistof gevulde
compartimenten afgesloten door een membraanachtige structuur
- Vesicles kunnen kleimineralen opnemen waaraan RNA en andere organische
moleculen aan vast hebben gezeten
Self-replicating RNA
- Het eerste genetische materiaal was waarschijnlijk RNA
- Ribozymes RNA catalysts die veel op een enzym lijkt
- De RNA-moleculen kunnen zichzelf repliceren, de RNA-moleculen die dit het beste
konden bleven over via natuurlijke selectie
- Toen RNA-sequenties die genetische informatie bevatte in protocellen aanwezig
waren, waren er veel andere aanpassingen mogelijk
- RNA kon bijvoorbeeld een template vormen voor DNA, een stabielere vorm om
genetische informatie in op te slaan en nauwkeuriger te repliceren
The fossil record
Strata Fossielen in sedimenten steenlagen
Fossielen laten zien dat er grote veranderingen op aarde hebben plaats gevonden op
verschillende tijdstippen. Veel uitgestorven organismen lijken in weinig opzichten op de
organismen die we nu kennen. De fossielen die we kennen zijn maar een kleine vangst uit
alle organismen die hebben bestaan, veel organismen zijn niet gefossiliseerd.
Sommige fossielen geven een goed beeld van het ontstaan van een nieuwe groep
organismen. Deze fossielen zijn erg belangrijk om te begrijpen hoe nieuwe eigenschappen
zich ontwikkelen en hoeveel tijd dit kost.
How fossils and rocks are dated
Radiometric dating Gebaseerd op het vervallen van radioactieve isotopen
Alle organismen bevatten zowel koolstof-12 als zijn isotoop koolstof-14. Nadat een
organisme dood is gegaan veranderd de koolstof-12 concentratie in een organisme niet. De
koolstof-14 concentratie veranderd wel, omdat dit isotoop vervalt in stikstof-14. De snelheid
van het vervallen van koolstof-14 naar stikfstof-14 wordt weergegeven met de half-waarde
tijd.
Half-waarde tijd De tijd waarin 50% van het isotoop vervallen is
Elke isotoop heeft een eigen half-waarde tijd, die niet beïnvloed wordt door temperatuur,
druk of andere variabelen.
Aan de hand van de hoeveelheid koolstof-14 die nog aanwezig is in een fossiel kan bepaald
worden wat de begin concentratie koolstof-14 was en hoe oud het fossiel dus is.
