Biológia-ökológia alapok Előadás 2006. szeptember 15. Az élet kialakulása Biológia-ökológia alapok Előadás 2006. szeptember 15.

Mi az élet? „Az élet az anyagnak egy sajátsága, szerkezetének következménye. Olyan, mint a mosolygás. Mosolygás is van, de nem választhatom el azt az ajkaktól… mert a mosolygás nem más, mint az ajkak játéka.” Szent-Györgyi Albert

Az anyag szervezettsége Az élet az anyagok összeillesztésének módjában van Szervezettségnek különböző fokai vannak: Elektron + proton  atom  molekula  KÉMIA A molekulák sokasága halmazt alkot  FIZIKA Molekulák között kölcsönhatások  meghatározott rend szerint illeszkednek  élőlények jönnek létre  BIOLÓGIA

Életjelenségek Az élet az élőlények jellegzetes működéseiből látható  életjelenségek Táplálkozás Légzés Mozgás ingerelhetőség Növekedés Szaporodás Az élő ellentéte az élettelen és a halott  olyan gyorsan terjedő változások indulnak meg, amelyek a sejtek halálához vezetnek Életképes állapot: az élő és a halott között – pl.: magvak és nyugalmi állapotú, lelassult életműködésű, egyszerűbb állatok

Életkritériumok Az életjelenségeknél jobb szempontok 2 csoport: Abszolút: minden élőlény létéhez szükséges Az élőlény folytasson anyagcserét Legyen egységes Legyen stabil rendszer Legyen információhordozó rendszere Folyamati legyenek szabályozottak

Potenciális: az egész élővilág fennmaradásához elengedhetetlen Az élőlény növekedjen Szaporodjon Rendelkezzen öröklődő változási képességgel Ne legyen halhatatlan

AZ ÉLET KIALAKULÁSA A FÖLDÖN A Naprendszer bolygóinak kialakulása: 4.6 milliárd évvel ezelőttre tehető Ősatmoszféra: reduktív jellegű Hidrogént és a neont a Nap elszippantotta a Napközeli bolygóktól Az Ősatmoszféra fő komponensei: H2; Ne,; H2O; CH4; CO2; NH3; H2S, illetve ezek bomlástermékei: O2; N2; C és Ősóceánok kialakulása: 4 milliárd évvel ezelőtt csökkent a hőmérséklet az atmoszférából kicsapódott a víz  csökkent a légkör CO2 koncentrációja a beoldódás és a CO32-csapadékok kiválása réven H2O fotodisszociációja  O2 képződés (de nem jelentős mennyiségben!) H2 koncentrációja az őslégkörben fokozatosan csökkent, kiszökött a világűrbe gáz állapotban  csak vegyületeiben maradt fenn (H2O, CH4, NH3)

Légköri elektromos jelenségek és a Napból jövő folyamatos energiaáram és az UV sugárzás hatására szerves vegyületek keletkeztek Miller (1953) kísérlete: az őslégkörhöz hasonló körülmények között Laboratóriumban aminósavakat (alanin, glicin, glutaminsav) és egyéb egyszerű szerves vegyületeket állított elő Az ősi Földön prebiotikus körülmények között szénhidrátok, szerves savak, nukleotidok, szerves bázisok jöttek létre, melyek polimerjeinek nagy jelentősége van az élet kialakulása szempontjából A polimerek random polipeptidek, már enzimaktivitással rendelkeztek. A fehérje- és nukleinsav természetű anyagok vízzel és egymással is kapcsolatba léptek mikrogömbök alakultak ki, amit kísérleti úton, abiotikus körülmények között is létrehoztak A mikrogömbök: növekedtek és osztódtak úgy, hogy környezetükből anyagokat (proteinoidokat) vettek

MIKROGÖMBÖK PROKARIÓTÁK PROTOCELL A protocell természete: információátadás képessége (genetikai kód és a transzláció kialakulása) szelekciós mechanizmusok működése  evolúciós képesség Az első protocellek csak a fehérje- és nukleinsav szintézis képességével rendelkeztek, az energiát és a kiindulási vegyületeket az ősóceánból vették fel Szervesanyag-források kimerülésének kezdete  autotróf protocellek megjelenése 3.4 – 4 milliárd éve Az autotróf protocellek kemo- és fotoszintetizáló szervezetek voltak. Ez volt az evolúció fő vonala, amelyen kialakult a prokarióták és az eukarióták közös őse

Mitózis, meiózis és a szexualitás megjelenése Az eukarióta sejt megjelenését követően 600 millió évig csak egysejtűként éltek a Földön Az ivaros szaporodás megjelenése - kérdések: Melyik szervezetnél jelent meg? Fejlettebb egysejtű eukarióta algáknál és egysejtű eukarióta állatoknál. 900 millió éves algafossziliák, amelyek már ivarosan is szaporodtak Milyen előnnyel járt? Adaptív génkombinációk gyors elterjedése a populációban – új élőhelyek meghódítását segíti elő, kiterjedtebb ökológiai és földrajzi elterjedés lehetősége Az élőlények relative homogén környezetben főleg ivartalanul szaporodnak

Az eukarióta sejt kialakulása szimbiózissal

Tulajdonságok Eukarióták Az eukarióta és a prokarióta sejt jellemzői Tulajdonságok Prokarióták Eukarióták sejtmagmembrán nincs van mitotikus orsó meiózis kromoszómaszám 1 2 vagy több replikáció folyamatos szakaszos mitokondrium van (nincs+) kloroplasztisz van (nincs++) ostor, csilló (9+2 filament szerkezet) van (vagy nincs) endoplazmás hálózat vakuólumok Golgi-apparátus fagocitózis

Geológiai adatok az élet keletkezéséről

Az élőlények rendszerezése A legjobb csoportosítás, amelyiknek a csoportjain belül a lehető legtöbb hasonlóság található  csoportjellemzők Biológiában legtöbbször fejlődéstörténeti rendszer  többféle felosztás

Az élővilág klasszikus felosztása Növények és Állatok országára

Az élővilág országai Whittaker szerint

Az élővilág országai

Az országok felosztása Az országon belüli nagyobb csoportok a törzsek  köztük is fejlődés történeti kapcsolat = törzsfejlődés (törzsfa) Törzseken belül még kisebb kategóriák – pl.: Törzs: gerincesek Osztály: emlősök Rend: főemlősök Család: emberfélék Nemzetség: ember Faj: Homo sapiens

Faj A rendszerezés alapegysége Neve két latin névből áll: nemzetségnév + nemzetségen belüli elkülönítő név (binominális nomenklatúra) Hasonló alak Közös származás Termékeny utódok A fajok rendszerezés szempontjából állandóak, valójában azonban a fajok folytonosan változnak Fajon belül: alfaj, változat, forma, fajta

Pontosság Közepes Nagy Csekély Kicsi

A törzsfejlődés bizonyítékai Őslénytani: mikor jelent meg először + a ma élő formák közti átmenet Kövületek Lenyomatok Maradványok Lerakódások Összehasonlító morfológiai: csoportok közti kapcsolat, rokonság, leszármazás Biokémiai bizonyítékok – DNS, színanyag, illatanyag