Kemiallinen evoluutio

Maapallo syntyi noin 4,6 miljardia vuotta sitten samoihin aikoihin muiden aurinkokuntamme planeettojen ja Auringon kanssa. Aluksi maapallo oli kuuma taivaankappale, koska se oli jatkuvien meteoriittipommituksien kohteena ja sen tuliperäinen toiminta oli aktiivista.

Maapallon jäähtyessä tulivuorista peräisin oleva vesihöyry tiivistyi sateiksi ja valtameret muodostuivat. Maapallolle syntyi myös kiinteä kivikehä ja kaasukehä.

Varhainen kaasukehä poikkesi koostumukseltaan nykyisestä ilmakehästä. Se sisälsi vesihöyryä, hiilidioksidia, typpeä, hiilimonoksidia ja myrkyllisiä kaasuja, mutta siinä ei ollut vapaata happea eikä siten UV-säteilyltä suojaavaa otsonikerrosta. Nykyisten eliöiden olisi ollut vaikeaa tulla toimeen alkumaapallon olosuhteissa.

Oheisessa kuvassa on nuoren opiskelijan Steven Millerin laboratoriokoe, jolla tutkittiin mm. aminohappojen syntyä kuvitelluissa varhaisen Maan olosuhteissa. Koe osoitti kiistatta, että kemiallinen evoluutio on ollut mahdollista alkumaapallon oloissa.

Elämän alkuvaiheista on olemassa erilaisia teorioita ja olettamuksia. Elämän oletetaan syntyneen vaiheittain. Aluksi kaasukehässä oli vain yksinkertaisia aineita, jotka yhdistyivät salamoinnin ja meteoriittipommitusten ansiosta. Näin muodostui elämälle tärkeitä aineita, kuten aminohappoja ja nukleiinihappoja (DNA ja RNA).

Aminohapot liittyivät yhteen ja muodostui monimutkaisia makromolekyylejä, proteiineja. Elämän synty oli ottanut ensimmäisen askeleensa, kemiallisen evoluution.


Alkumaapallon aikana meteoriittipommitus, jatkuva salamointi ja Auringon UV-säteily saivat aikaan monimutkaisia kemiallisia yhdisteitä. Tätä kutsutaan kemialliseksi evoluutioksi. Elämän esiajalla kehittyivät ensimmäiset solut.

Alkusolun synty

Seuraavaksi elämän rakennusaineet kerääntyivät eräänlaisen alkeellista solua muistuttavan kalvorakkulan sisään. Ensimmäisen alkusolun arvellaan muodostuneen noin neljä miljardia vuotta sitten. Tätä voidaan pitää biologisen evoluution alkuhetkenä, josta alkoi eliöiden kehittyminen. Ensimmäiset solut olivat nykyisten esitumaisten kaltaisia mikroskooppisia eliöitä.


Kemiallisen evoluution tärkeimmistä tapahtumapaikoista ei olla varmoja. Eräs teoria on, että kemiallisen evoluution tapahtumapaikkana olisivat olleet kuivalla maalla olleet tulivuorien reunamat. Kemiallisen evoluution reaktioketjuja voidaan toistaa laboratorioissa, esimerkiksi glysiini-aminohappoa saadaan muodostumaan reaktiossa, jossa lähtöaineina on formaldehydia, vetysyanidia, ammoniakkia ja vettä.