Evolucija života

Ukratko

Evolucija (lat. evolvere – razviti) je grana biologije koja proučava načela i razvoj živih bića tokom vremena. U osnovi tog razvoja su genetičke promene u populacijama koje prevazilaze životni vek jedinke i nasleđuju se kroz generacije. Pojava života je svakako najvažniji događaj koji se odigrao na našoj planeti. NJegova evolucija je skup složenih procesa koji vode nastanku sve većeg broja bioloških vrsta. Do danas se zna za postojanje oko 2 miliona vrsta, a po nekim procenama je taj broj mnogo veći (čak i do 10 miliona!).. Pojam evolucija se u biologiji koristi i u značenju evolucione istorije (filogenije) određenih organizama (npr. evolucija konja, primata i dr).

Zašto je važno izučvati evoluciju kada se na mnoga pitanja u biologiji može odgovoriti  bez znanja o evoluciji? Kako ptice lete? Kako određene biljke rastu u pustinji? Zašto deca liče na svoje roditelje? Na svako od ovih pitanja može se dati neposredan odgovor koji uključuje aerodinamiku, skladištenje i korišćenje vode od strane biljaka ili mehanizme nasleđivanja. Međutim, probajmo da ova pitanja postavimo drugačije.  U čemu su ptice koje lete u prednosti? Po čemu se pustinjske biljke razlikuju od  drugih biljaka? Kako dolazi do toga da svaka osoba ima jedinstvenu kombinaciju gena? Ako želimo da nađemo odgovore na pitanja koja zalaze dublje u razumevanje pojava, znanja iz evolucije su neophodna Kako su nastala sva ova živa bića na našoj planeti? Šta je prethodilo nastanku života?

Život je postao na Zemlji pre oko 4 milijarde godina i njegovoj pojavi je prethodila hemijska evolucija.

Evoluciju života možemo podeliti na dve osnovne faze:

1. predbiološku (abiogenu, hemijsku)

2. biološku (biogenu).

Najvažniji stupnjevi evolucije

Prema Oparin – Holdejnovoj teoriji  biološkoj evoluciji je prethodila hemijska evolucija, pri kojoj su se obrazovali prvi hemijski molekuli kao preduslov za postanak  živih organizama.

- U prvoj fazi hemijske evolucije  dolazi do obrazovanja malih molekula (monomera) kao što su azotne baze, aminokiseline i monosaharidi.

- Polimerizacija  je sledeći korak, obrazovanje većih i složenijih molekula, polimera (nukleinske kiseline, proteini i polisaharidi), od monomera.

- Prvo je nastala RNK, kao prvi molekul koji je imao sposobnost da se udvaja i da nosi genetičku informaciju i istovremeno ima ulogu enzima.

RNK je, zahvaljujući svojoj enzimskoj aktivnosti,  počela da povezuje aminokiseline pa su u sledećem koraku nastali  proteini  koji su preuzeli enzimsku ulogu od  RNK.

- Kao treći po redu nastali su molekuli DNK, mnogo stabilniji od RNK.

Za više podataka pogledati Abiogena evolucija

- Svi organizmi koji danas žive na Zemlji imaju zajedničko poreklo

- Prve ćelije bile su prokariotske ćelije slične  današnjim cijanobakterijama i bile su anaerobi

- Od prokariotskih ćelija prema endosimbiotskoj teoriji nastali su eukarioti

- ''Veliko drvo života'', svi danas postojeći ćelijski organizmi,  deli se na tri osnovne grane: eubakterije (bakterije), arhebakterije (arhee) i eukariote.

Kada je nastao život?

Hemijska dokazi (izotopi ugljenika)  ukazuju da je biološka aktivnost bila prisutna pre oko 3,8 milijardi godina. Najraniji su fosili ćelija pronađeni u sedimentnim stenama u Australiji koje su stare oko 3,5 milijardi godina. S obzirom na malu verovatnoću očuvanja čak i samih stena iz ovog ranog perioda, nije nikakvo čudo što se ne mogu naći fosili  iz ranijeg perioda. S' toga je moguće pretpostaviti da je život  na Zemlji, verovatno nastao između 4 i 3.5 milijardi godina.

Zajedničko poreklo

Iako ljudi, ribe i bakterije izgledaju toliko međusobno različiti da prkose poređenju, svi oni imaju neke od karakteristika njihovih zajedničkih predaka.

Svi danas postojeći  organizmi, od najsitnijih mikroba do najvećih drveća i kičmenjaka, sadrže niz zajedničkih biohemijskih osobina što potvrđuje ideju da svi ti oblici imaju zajedničkog pretka. Neke od ovih zajedničkih karakteristika su:

• zajednički set od  20 amino kiselina koje izgrađuju proteine;
• DNK i RNK kao osnova za prenos informacija iz generacije u generaciju;
• ATP kao univerzalno jedinjenje za korišćenje energije;
• fermentacija kao prvi korak metabolizma ugljenih hidrata.

Kako se usavršavaju osnovne životne funkcije?

Kada je život nastao, evolucija hemijskih struktura se nastavila u pravcu usavršavanja osnovnih životnih funkcija:

• enzimskih funkcija (proteini),
• prenošenje energije (naročito preko ATP-a) i
• određivanje i prenošenje informacija o redosledu izgrađivanja živog sistema (DNK i RNK).

Važan stupanj u evoluciji života bio je obrazovanje lipidno-proteinskih membrana. Takvi jednoćelijski organizmi (prokarioti, slični današnjim cijanobakterijama) su se usložnjavali i formirale su se u njima posebne organele i jedro, postale su eukariotske ćelije. Procenjuje se da su eukarioti nastali pre oko 2,5 milijardi godina.

Za više podataka pogledati Postanak prvobitnih organizama

Anaerobni ili aerobni, heterotrofni ili autotrofni?

U sredini bez kiseonika, a bogatoj organskim materijama anaerobni prokarioti bili su heterotrofni organizmi, jer su se hranili upijanjem gotovih organskih materija iz spoljašnje sredine. Pomoću enzima oni obavljaju, putem fermentacije (vrenja), razlaganje složenih materija na proste u odsustvu kiseonika.  Energiju, koja se pri tome oslobađa, koriste za životne funkcije. Takvim načinom dolazilo je do intenzivnog trošenja organskih materija iz prvobitnog okeana i njihova količina se sve više smanjivala. Proces fermentacije imao je veliki značaj jer se njime oslobađala velika količina ugljen-dioksida u u vodu i atmosferu, čime je omogućena pojava fotosinteze.

Autotrofi i sekundarni heterotrofi

Negde pre oko 3 milijarde godina nastali su organizmi sa sposobnošću obavljanja fotosinteze (autotrofni). Fotosinteza je bila od velikog značaja za evoluciju života jer je količina organskih materija počela drastično da opada potrošnjom od strane hetrotrofnih organizama. Osim toga proces fotosinteze je doprineo da se u atmosferu počnu da ispuštaju znatne količine slobodnog kiseonika. Do tada redukovana atmosfera je postajala sve više bogata kiseonikom, što je doprinelo da se sa fermentacije pređe na mnogo efiksniji način korišćenja energije –putem  oksidacije. Od nekih heterotrofa koji obavljaju fermentaciju mogli su u to vreme da nastanu sekundarni heterotrofi. Sekundarni heterotrofi koriste organske materije obrazovane u fotosintezi autotrofa, ali su dobili sposobnost da te materije razlažu korišćenjem kiseonika, oksidacijom.  Oksidacijom se organske materije razlažu sve do CO2 i H2O pri čemu se oslobađa CO2 u atmosferu, čime se omogućuju dovoljne količine ugljenika neophodnog za fotosintezu.

Višećelijski organizmi

Pre nešto više od 1,5 milijarde godina, došlo je do formiranja višećelijskih organizama i to prvo među autotrofnim, a posle toga i među heterotrofnim oblicima. Važan stupanj u evoluciji je, svakako, prelazak živih oblika iz vodene sredine na kopno. Ovo je bilo omogućeno stvaranjem ozonskog sloja, omotača (O3) koji je predstavljao dovoljnu zaštitu od UV i drugih kosmičkih zračenja.

Danas se ogromna većina živih bića odlikuje ćelijskom građom (izuzev virusa) i kao što smo već govorili svrstavaju se u tri domena:

1. bakterije,
2. arhee i
3. eukarioti.

U domenu eukariota organizmi se razvrstavaju u grupe (carstva):

1. Protista – jednoćelijski eukariotski organizmi
2. Animalia – višećelijske životinje
3. Plantae –  višećelijske biljke
4. Fungi – gljive.

Literatura

• Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985.
• Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.
• Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd
• Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001.
• Radoman, P: Teorija organske evolucije, ZUNS, Beograd, 1971.
• Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.
• Tucić, N:Evoluciona biologija, NNK - Internacional, Beograd, 2003
• Tucić, N. (1999): Evolucija, čovek i društvo, Dosije am, Beograd

Snežana Trifunović, dipl. biolog