Mitä on vesi?

H₂O
Vesi on molekyyli, jossa yksi happiatomi ja kaksi vetyatomia ovat kiinni toisissaan.

Nykyisen käsityksen mukaan avaruudessa on paljon vesimolekyylejä.

Miten happi- ja vetyatomit ovat kiinni toisissaan?

Wikipedia käyttää vettä kuvatessaan vuonna 1939 käyttöön otetettua termiä kovalenttisidoksi (covalent bond). Atomeiden ytimiä kiertävät yhteiset elektronit, kuten piirroksen vetymolekyylissä H₂. Valenssit täsmäävät (1 ja 1), joten vetymolekyyli on elektronisesti neutraali.

Kovalenttisidos H₂
kuva wikimedia

Vetysidos 

Vesimolekyylien välinen vetysidos
kuva wikimedia

Vetysidoksessa (hydrogen bonding H-bond) vetyatomit (1) liittyvät suoraan vahvasti elektronegatiiviseen atomiin, typpi (7), happi (8) tai fluori (9). Kuvassa näemme dipolaariset sidokset, jotka on merkitty +8 ja -8 parein.

Tämä on hankalaa hieman hankalaa kaltaiselleni amatöörille, joten sen sijaan että kirjoitan läpiä päähäni, annan asiantuntijan selvittää ytimekkäästi asian ydintä

A hydrogen bond is the attraction between the lone pair of an electronegative atom and a hydrogen atom that is bonded to either nitrogen, oxygen, or fluorine.

The hydrogen bond is often described as a strong electrostatic dipole-dipole interaction.

However, it also has some features of covalent bonding: it is directional, stronger than a van der Waals interaction, produces interatomic distances shorter than the sum of van der Waals radius, and usually involves a limited number of interaction partners, which can be interpreted as a kind of valence.

Intermolecular hydrogen bonding is responsible for the high boiling point of water (100 °C) compared to the other group 16 hydrides, which have no hydrogen bonds.

Intramolecular hydrogen bonding is partly responsible for the secondary, tertiary, and quaternary structures of proteins and nucleic acids. It also plays an important role in the structure of polymers, both synthetic and natural.
wikipedia

Veden kemiallinen rakenne, sen atomien ja molekyylien väliset suhteet, antavat sille ominaisuuksia. Tässä mainitaan ainoastaan korkea kiehumispiste. Erityisen jännittävä ja merkittävä on veden outo käyttäytyminen nollapisteen tuntumassa, joka estää esimerkiksi järvien jäätymisen pohjaa myöten ja kalojen joukkopakastumisen. Varmasti veden ominaisuuksista ja rakenteista on kirjoitettu hyvin paljon alan kirjallisuudessa.


Kvanttimekaniikka
Ei tässä vielä kaikki vetysidoksesta ja veden rakenteesta. Molekyylien välisiä erilaisia vetovoimia voidaan katsella myös toisella tavalla kvanttimekaniikan näkökulmasta.

Intermolecular forces observed between atoms and molecules can be described phenomenologically as occurring between permanent and instantaneous dipoles, as outlined above.

Alternatively, one may seek a fundamental, unifying theory that is able to explain the various types of interactions such as hydrogen bonding, van der Waals forces and dipole-dipole interactions. Typically, this is done by applying the ideas of quantum mechanics to molecules, and Rayleigh–Schrödinger perturbation theory has been especially effective in this regard.

When applied to existing quantum chemistry methods, such a quantum mechanical explanation of intermolecular interactions, this provides an array of approximate methods that can be used to analyze intermolecular interactions.
wikipedia

Alussa teemamme edellyttää paneutumista kvanttimekaniikkaan, mutta jääköön tässä viitteeksi tuleville harjoituksille!



Teologinen kommentti
Vesi on niin ihmeellinen aine, että ei ole ihme, että vesi on niin olennainen asia Raamatussa ja kristillsessä kirkossa, kasteen vesi Jordanilla, elämän vesi Syykarin kaivolla!

Genesis ja meri

Raamattu alkaa näillä sanoilla:

Alussa Jumala loi taivaan ja maan.

Maa oli autio ja tyhjä, pimeys peitti syvyydet, ja Jumalan henki liikkui vetten yllä.

Jumala sanoi: "Tulkoon valo!" Ja valo tuli. Jumala näki, että valo oli hyvä. Jumala erotti valon pimeydestä, ja hän nimitti valon päiväksi, ja pimeyden hän nimitti yöksi. Tuli ilta ja tuli aamu, näin meni ensimmäinen päivä.

Jumala sanoi: "Tulkoon kaartuva kansi vesien väliin, erottamaan vedet toisistaan." Jumala teki kannen ja erotti toiset vedet sen alapuolelle ja toiset sen yläpuolelle. Niin tapahtui, ja Jumala nimitti kannen taivaaksi. Tuli ilta ja tuli aamu, näin meni toinen päivä.

Jumala sanoi: "Kokoontukoot taivaankannen alapuolella olevat vedet yhteen paikkaan, niin että maan kamara tulee näkyviin." Ja niin tapahtui. Jumala nimitti kiinteän kamaran maaksi, ja sen paikan, mihin vedet olivat kokoontuneet, hän nimitti mereksi. Ja Jumala näki, että niin oli hyvä.
1 Ms 1:1-9

Keskustelua tekstistä

1. Merta ei erityisesti luoda
Kirjoituksessa ei lue Alussa Jumala loi taivaan, maan ja meren.

Jumala ei teksissä myöskään sano Tulkoon meri! tavalla, joka olisi verrattavissa majesteettiseen Tulkoon valkeus!

Voimme siksi arvella, että luomiskertomuksen kirjoittajalle vesi on jonkinlainen peruselementti, alkuun ilman muuta kuuluva asia.

2. Tohu vebohu

והארץ היתה תהו ובהוvehaaretz haita tohu vebohu. 
Gen 1:2a

Kirkkoraamatun suomennos autio ja tyhjä on mielekäs, mutta heprean ilmaisussa on mukana kaoottinen sävy.
King James käänsi vaikean kohdan hienosti  And the earth was without form
Martti Luther taas KR tavoin Und die Erde war wüst und leer


3. Tehom
 וחשׁך על־פני תהום
vehosekh al pne tehom
Gen 1:2b

KR "pimeys peitti syvyydet" on suomea. Kirjaimellisesti tämä olisi "ja pimeys syvyyden pinnalla".. Tiedämme vedenpaisumuskertomuksesta, että tehom syvyydet olivat vettä.
majane tehom
Ja syvyyden lähteet ja taivaan akkunat sulkeutuivat, ja sade taivaasta taukosi. 
Gen 8:2

Tehom (Hebrew: תְּהוֹם‎), literally the Deep or Abyss (Greek Septuagint: ábyssos), refers to the Great Deep of the primordial waters of creation in the Bible. Tehom is a cognate of the Akkadian word tamtu and Ugaritic t-h-m which have similar meaning. As such it was equated with the earlier Sumerian Tiamat.

It was from here that the waters of Noah's flood had their origin and the place that God temporarily receded the Red Sea for the Israelites to pass over before destroying the pursuing Egyptian army, and the place that God will dry up for the righteous to walk on towards their redemption at the End of Days (Isaiah 11:15, context entire ch. 11).

In contrast to this, in another book from the Jewish Bible the drying of the Tehom will be a punishment to the wicked rather than a reward. (Isaiah 19:5)

Robert R. Stieglitz stated that Eblaitic texts demonstrate the equation of the goddess Beruth in the mythology of Sanchuniathon with Ugaritic thmt and Akkadian Tiâmat
wikipedia

4. Jumalan Henki ja vesi
ורוח אלהים מרחפת על־פני המים׃

veruakh elohim marhepet al pne hamaim

Jumalan henki liikkui vetten yllä Gen 1:3

sanan marpehet juurena on verbi radaf liikkua linnun tavoin, liihotella

Erityisen kaunis ja salaperäinen ilmaus!

Pyhä Henki ja vesi ovat erityisesti Johanneksen evankeliumissa kirkkaina, ja sielläkin salaperäisyyden verhoamina.


5. Raqia
ויאמר אלהים יהי רקיע בתוך המים ויהי מבדיל בין מים למים׃ 
vaijomar elohim jehi raqia betokh hamaim vaijhi mavdil bein maim lemaim
Ja Jumala sanoi: "Tulkoon taivaanvahvuus vetten välille erottamaan vedet vesistä".
Gen 1:6

Luomisen toisena päivänä Jumala tekee perustavaa rakennustyötä. tehom syvyydet erotetaan nyt ylhäällä olevista vesistä taivaan kannella, heprean raqia.

KR 1992 kääntää sanan raqia "kaartuva kansi".

Ja syvyyden lähteet ja taivaan akkunat sulkeutuivat, ja sade taivaasta taukosi. 
Gen 8:6

Kertomuksen kirjoittaja saattoi ajatella merta sekä maan alla olevia "pohjavesiä", jotka syvä kaivo tavoittaa ja joka lähteistä kumpuaa. Ylhäällä taivaan kannen takana taivaassa olivat toiset vedet, jotka taivaan ikkunoiden auetessa tulivat sateina maahan.


6. Veden ja maan erottaminen
Ja Jumala sanoi: "Kokoontukoot vedet, jotka ovat taivaan alla, yhteen paikkaan, niin että kuiva tulee näkyviin". Ja tapahtui niin.

Ja Jumala kutsui kuivan maaksi, ja paikan, mihin vedet olivat kokoontuneet, hän kutsui mereksi. Ja Jumala näki, että se oli hyvä.

Gen 1:9-10

Luomisen perustavat puitteet saavat muotoa kahdella erottamisella 

- syvyyden vedet (tehom) erotetaan taivaan kannella (raqia) taivaan vesistä

- vedet kokoontuvat mereen ja kuiva maa paljastuu

Tämän valmistelun jälkeen alkaa elämän luomisen kuvaus.

Tieteellinen kommentti
Luomiskertomuksen maininnat vedestä ovat modernin tieteen kannalta muinaista maailmankuvaa, jonka ymmärtäminen vaatii hyvää heprean kielitaitoa ja muinaisen Lähi-idän, etenkin Mesopotamian kulttuurien tuntemusta.


___
Teksti on myös blogissa Kirjoituksia Raamatusta

Alussa oli meri

Elämää Ediacaran kauden meressä
Taiteilijan näkemys
kuva wikimedia

"Tosi ko vesi ja selvä ko pläkki" on kyllä kansan suussa käypä sanonta, mutta vesi on eräs Jumalan ihmeellisimmistä luomuksista, jonka äärellä aikamme huipputiedekin kovin vielä raapii päätään.

Elämä sellaisena kuin sen tunnemme omalta planeetaltamme edellyttää vettä.

Astrobiologit hakeutuvat mielellään sellaisten avaruuden kohteiden tutkimiseen, joissa todetaan tai voidaan olettaa olevan vettä. Saturnuksen Titan kuu, Marsin vettä etsivät luotaimet, tähtien valon spektrien tutkiminen.

Koetan selvitellä muutamin kirjoituksin

• Mitä ensimmäinen luomiskertomus kertoo alkumerestä? (Toinen luomiskertomus Eedenin puutarhasta ei mainitse merta ollenkaan, mutta kertoo neljästä ihmeellisestä virrasta, jotka saavat sieltä alkunsa.)
• Mitä on vesi?
• Mistä vesi maapallolle?
• Meren ja maan erottaminen

[HT] Missä elämä sai alkunsa?

Musta savuttaja Atlantin valtameressä. (Kuva Wikimedia)

Vanhimmat elämään viittaavat suorat todisteet, fossiilit, ovat Mikon esittelemiä syanobakteereista kertovia stromatoliitteja. Jopa 3.5 miljardin vuoden ikäisiä stromatoliitteja on löytynyt.

Vuonna 1977 Galapagossaarten läheltä löydettiin jotain muuta elämän alkuvaiheiden kannalta mielenkiintoista, meren pohjassa pulppuilevia kuumia lähteitä. Ne ovat saaneet nimen 'mustat savuttajat'. Niissä  maankuoresta kumpuava ylikuumennut vesi läpäisee merenpohjan. Tämä vesi sisältää runsaasti mineraaleja, erityisesti rikkiyhdisteitä.

Syvällä valtameren pohjassa on tavallisesti hyvin vähän elämää, siellähän ei ole juurikaan auringonvaloa. Mustien savuttajien ympärille on kuitenkin muodostunut kokonaisia ekosysteemejä. Näiden luona elää paljon vielä  toistaiseksi tuntemattomia lajeja. Monet siellä elävät mikrobit käyttävät energian tuotantoon kemosynteesiä hapettamalla rautaa, rikkiä, typpeä, metaania ja/tai vetyä. Nämä pieneliöt ovat puolestaan ravinnoksi suuremmille eliöille.

Emäksisten merenpohjan kuumien lähteiden aikaansaamia

muodostelmia keski-Atlantilta, Alueelle on annettu nimi
'Lost City'. (Kuva Wikimedia)

Pidetään mahdollisena, että merenpohjien kuumat lähteet olisivat toimineet maan elämän syntysijoina. NASA:n avustamissa tutkimuksissa on selvinnyt, että  mustista savuttajista poikkeavat emäksiset lähteet sopivat erityisen hyvin tuottamaan elämälle välttämättömiä kemiallisia peruspalikoita ja energiaa.








Kemosynteesi on tapahtuma, jossa eliö tuottaa orgaanisia yhdisteitä käyttäen epäorgaanisten yhdisteiden hapettamisesta saamaansa energiaa. Se on siis eri asia kuin tutumpi yhteyttäminen,  fotosynteesi, joka tuottaa happea.

Vuoden 2005 kevääällä Arizonan yliopiston Robert Blankenship kuitenkin huomasi, että Costa Rican edustalla olevien mustien savuttajien ekosysteemi saa ruokansa bakteereilta, jotka yhteyttävät. Nämä Chlorobiaceae heimoon kuuluvat bakteerit hyödyntävät mustan savuttajan himmeää infrapuna-alueen valonhehkua ja ne ovat ensimmäisiä luonnosta löydettyjä organismeja, jotka  käyttävät fotosynteesiin muuta kuin auringosta tulevaa valoa! Tämä avaa osaltaan uusia näköaloja pohdittaessa elämän syntyvaiheita...

                                                             ______________

Lähteitä:

Wikipedia, Musta savuttaja
Geologia.fi, Merenpohjien kuumat lähteet yhä luultavammin osallisina elämän syntyyn 
Nasa, How Did Earth's Primitive Chemistry Get Kick Started?
Wikipedia, Kemosynteesi
Tiede-lehti, Elämän alkua etsitään kotoa & kaukaa

Paramecioiden seksielämää

Paramecium aurelia
suuret renkaat ovat "ruokapakkauksia"
kuva wikimedia

Paramecium on mikrobiologian "valkoinen rotta", 1600-luvun lopulta asti intensiivisesti tutkittu mielenkiintoinen eliö. Optisessa mikroskoopissa näkyvä yksisoluinen eliö kuuluu prototsoa luokkaan ja koska solussa on tuma se on eykariota.

Huomaa käsitteiden sotkua, Ediacaran kauden varhainen levä on myös nimeltään Paramecia, mutta se kuuluu toiseen eliöiden luokkaan.


Fission

Paramecien lisääntyminen kahdella eri tavalla
kuva Modern Biology.(1972), s.286

Paramecia solut lisääntyvät kahdella eri tavalla, jakautuminen (a. fission) ja yhdynnällä (b. conjugation).

Jakautuminen on varmaan tuttua koulusta opittua biologiaa. Ongelmana on, että muutaman kuukauden jatkuvan jakautumisen jälkeen näiden eliöiden energia loppuu ja ne kuolevat.

Ratkaisun tuo yhdyntä. Siinä kaksi toisiinsa sopivaa Paramecia solua liittyvät toisiinsa melkoisessa tanssissa. Biologit eivät käytä sanoja mies- tai naispuolinen, koska solut ovat jokseenkin samanlaiset. Sen sijaan käytetään nimikkeitä I ja II (tai plus ja miinus). Mikä tekee kaveruksista yhteensopivat, en tiedä.

Yhdynnän tuloksena paramecioiden elinvoima uudistuu ja elämä jatkuu. Seksielämä antaa tunnetusti mahdollisuuden myös muutoksille, kun solun perusjakautuminen on jokseenkin puhdasta kloonausta.


Konjugaatio

Tango! ogv video

1. Suudelma
Paramecia solussa on suuaukko, jota myöten eliön liikkuessa ravinto painuu sen sisään pakkauksiin (vacuole). Kaksi parameciaa liittyy yhdynnän alussa toisiinsa suudelmalla.


2. Jytkäys!
Suudelma on sen verran mahtava kokemus, että kummankin rakastavaisen sisällä oleva makroydin (macronucleus) siitä ilosta hajoaa kappaleiksi.

Molempien sisuksissa mikroydin (micronucleus) sen sijaan jakaantuu jytkäyksen antamasta potkusta

[Varmaan mikrobiologit ovatpaljon tarkemmin selvittäneet, mitkä kemikaalit ja sähkölataukset ja muut tämän jykäyksen pariskunnassa aiheuttavat].


3. Outo kuvio
Nyt tapahtuu jotain outoa.

Molempien osapuolten sisuksissa mikroytimet jakautuvat uudelleen, niin että niitä on kummallakin kaikkiaan neljä.

Mutta sitten kolme niistä hajoaa!


4. Tanssiaskel suudelman aikana
Jäljelle jäänyt yksinäinen mikroydin jakaantuu nyt molempien suutelijoiden sisuksissa siten, että syntyy kaksi ydintä, suuri ja pieni mikronydin.

Huomaa siis, että ensin mikroydin jakaantuu kahdeksi, neljäksi ja sitten kolme niistä tuhoutuu. Neljäs ottaa tangoaskelia, jakautuen isoksi ja pieneksi.

Ja sitten uudet pienet mikroytimet vaihtavat rakastavaisten kesken paikkaa, kumpikin luovuttaen omansa toiselle.

Suuret mikroytimet pysyvät uskollisesti isännässä ja emännässä.


5. Ydinten yhtyminen
Vaihdetut pienet mikroytimet liittyvät nyt uuden isäntänsä ja emäntänsä suureen mikroytimeen.

Mites tämän vielä varmuudeksi selittäisi?

I. Xx  II Zz
I x -> II
II z -> I
I Xz  II Zx

eikö niin?


6. Suudelma päättyy
Rakastavaiset irtautuvat vahvasta pusustaan.

Kummankin sisuksissa mikroydin jakaantuu nyt vielä kolme kertaa, niin että tuloksena on kahdeksan mikroydintä.


7. Uudelleen järjestäytymistä ja hajoamista
Kummankin sisuksissa on kahdeksan ydintä.

Neljä niistä liittyy toisiinsa (fusion) muodostaen uuden makroytimen suudelman alussa hajonneen tilalle.

Jäljelle jäävistä neljästä ytimestä kolme tekee itsarin ja yksi jää jäljelle.


8. Lisääntymään päin!
Toisistaan eronneet rakastavaiset jakautuvat nyt itse (fission) kaksi kertaa.

Siellä missä kaksi paramecia eliötä kohtasivat ja harrastivat seksiä on nyt neljä + neljä pientä paramecia eliötä, joiden sisuksissa on vaihtaen muutettu ydin.


__________
tekstini perustuu J.H. Otto, A.T. Towle, Modern Biology. New York (1972)


Laitan tähän tuoreemmasta lähteestä wikipedian tätä koskevan tekstin

Reproduction and sexual phenomena

Like all ciliates, Paramecia have a dual nuclear apparatus, consisting of a polyploid macronucleus, and one or more diploid micronuclei.

The macronucleus controls non-reproductive cell functions, expressing the genes needed for daily functioning.

The micronucleus is the generative, or germline nucleus, containing the genetic material that is passed along from one generation to the next.

Paramecia reproduce asexually, by binary fission. During reproduction, the macronucleus splits by a type of amitosis, and the micronuclei undergo mitosis. The cell then divides transversally, and each new cell obtains a copy of the micronucleus and the macronucleus.

Fission may occur spontaneously, in the course of the vegetative cell cycle. Under certain conditions, it may be preceded by self-fertilization (autogamy), or it may follow conjugation, a sexual phenomenon in which Paramecia of compatible mating types fuse temporarily and exchange genetic material.

During conjugation, the micronuclei of each conjugant divide by meiosis and the haploid gametes pass from one cell to the other. The gametes of each organism then fuse to form diploid micronuclei. The old macronuclei are destroyed, and new ones are developed from the new micronuclei.

Autogamy or conjugation can be induced by shortage of food, at certain points in the Paramecium life cycle.
wikipedia

[HT] Ensimmäisistä eliöistä kambrikaudelle

Muokkasin wikipedian  Geologinen ajanlasku -artikkelissa ollutta taulukkoa ottaen siitä mukaan  'elämän aamu' -teemaan sopivan ajanjakson ensimmäisistä eliöistä kambrikauteen asti. Myös osa teksteistä on muutettu tai täydennetty. Uusiin lähdetietoihin on lisätty linkkejä tekstien yhteyteen.

Maailmankausi	Kausi / mvs	Tapahtumia
Paleotsooinen	Kambri 542-490	Kambrikauden lajiräjähdys, eläinlajisto kehittyy huimasti eri suuntiin. Lähes kaikki nykyiset eläinkunnan pääjaksot ovat jo syntyneet kambrikauden loppuun mennessä ja monia jo sukupuuttoon kuolleita ja arvoituksellisia muotoja.
Neoproterotsooinen	Ediacara 635-542	Ensimmäiset mutkikkaat monisoluiset. Ediacara-eläimistö kukoistaa koko maailmassa. Siinä muun muassa merisulkien ja meduusan tapaisia eliöitä, joilla pehmyt pinta. Joitain matomaisia eliöitä. Ensimmäiset sienieläimet. Lyhytikäinen Pannotia supermanner 600-540 mvs.
	Kryogeeni 850-635	Nimi viittaa aikakauden erittäin kylmään ilmastoon. On väitetty, että kryogeenikautena koko maapallo olisi ollut kokonaan tai melkein kokonaan jään peitossa (lumipallomaa).
	Tonia 1000-850	Paljon uudenlaisia akritarkkeja ilmaantuu tämän kauden kerrostumiin. Akritarkit ovat pieniä eloperäisten rakenteiden fossiileja, joita ei ole pystytty tarkasti määrittelemään.
Mesoproterotsooinen	Stenia 1200-1000	Ohuita korkeasti metamorfoituneita vyöhykkeitä, kun Rodiniamanner muodostui.
	Jotuni (Ectasian) 1400-1200	Ensimmäiset suvullisesta lisääntymisestä kertovat fossiilit ovat tältä ajalta (monisoluinen Bangiomorpha -punalevä)
	Calymmian (engl.) 1600-1400	Kratonien päällä sedimenttien ja vulkaanisen aineksen kerros kasvaa.
Paleoproterotsooinen	Statherian (engl.) 1800-1600	Eukaryootteja, aitotumaisia eliöitä. Columbian supermanner.
	Karelia 2050-1800	Vredefortin ja Sudburyn kraaterin asteroiditörmäykset, paljon vuorijonojen poimuttumista.
	Rhyacian (engl.) 2300-2050	Huroninen jäätiköityminen.
	Siderian (engl.) 2500-2300	Hapen määrä ilmakehässä alkaa lisääntyä (Great Oxygenation event). Aikaisemmin syntynyt happi enimmäkseen sitoutui kemialisesti mm. rautaan.
Neoarkeeinen 2800-2500		Useimpien nykyisten kratonien, mannerydinten, vakautuminen, luultavasti maan vaipassa tapahtuva muutos. Kenorland -supermanner muodostuu
Mesoarkeeinen 3200-2800		Maniitsoqin törmäyskraateri syntyy.
Paleoarkeeinen 3600-3200		Fotosynteesillä happea tuottavat bakteerit, syanobakteerit, muodostavat stromatoliitteja.
Eoarkeeinen 4000-3600		Maapallolla on jo kiinteä kuorikerros, mutta laavaa on saattanut esiintyä pinnalla. Elämän esiintyminen epävarmaa. Ensimmäinen supermanner Vaalbara syntyi kauden lopussa.

Maapallon katsotaan syntyneen noin  4.6 miljardia vuotta sitten

Very very very first known sign of life on Earth

Stromatolites today. Hamelin Pool Marine Nature Reserve, Australia

Lecture materials in Florida International University FIU

Finding very early signs of life in Precambrian rocks is certainly a rare event because of the expected small size of specimens and the assumed fragility of the first organisms without hard shells. Microscopic analysis of sliced rocks is needed and the hitting at just the right spot on the lithosphere of our planet.

The very very very first known signs of life on planet Earth were discovered in 1987 by Arthur H. Hickman. He found fossils of cellular microorganisms in carbonaceous cherts that were bedded in basalt in the now world famous Warrawoona Belt in Pilbara province of Western Australia. This geological group is dated to the Early Archean period some 3500 million years ago. The date is very early indeed considering that our planet is estimated to be some 4500 million years old. (See Schopf and Packer 1987)

Cyanobacteria

Earth PM

The discovery of cyanobacteria like organisms is particularly interesting since these cells use photosynthesis and produce oxygen. Life as we know it needs water and oxygen.


Well well...


The identification of very very very early life form dating to 3.5 Ga and realizing that it resembles cyanobacteria is quite incredible - literally.

Our minds are trained from high school times to think in evolutionary paths. We would naturally agree that life must have started as some sort of simple organic soup with building elements for some amine-acids and gradually evolve through natural selection to more complex life forms.

But how on Earth does life begin according to modern geological evidence with stromatolites suggesting  highly complex processes of photosynthesis? Is this the beginning or are we still missing something?

Cyanobacteria cell

Lecture materials in FIU

Cyanobacteria cell shows very intelligent design that nobody can deny even when rejecting natural philosophy of ID or theological claims.

And God even planted oxygen producing bacteria - with clear associations about the future of our planet!

We can justly call this intelligent life although in different sense then the SETI project researchers use it.

The discovery of microorganisms from the Warrawoona Group basalt is relatively new and scientific discussion goes on with many new ideas thrown into the ring and new exciting findings from Early Archean steadily complementing the picture about the Origin of Life on Earth.

____
kopioitu blogistani Cambrian life and Evolution

Elämän alku syvässä meressä?

"Savupiippusieni" Aplysina archeri
kuva wikimedia

Discovery.com kertoo tuoreesta tutkimuksesta, joka esittää - pähkinänkuoressa sanoen - että sienet (sponges ei fungus eikä mushrooms!) tuottavat 650 miljoonaa vuotta sitten happea syvään mereen mahdollistaen monimutkaisemman elämän kehityksen.

Katso ja lue tästä linkistä

Happi on luonnontutkijoiden ja elämän historian teorioiden tärkeä aine, alkava ilmakehä yhteyttävien sinihappobakteerien kärsivällisen työn tuloksena ja nyt tutkimuskohteena syvän meren hapettaminen maailman "vanhimmilla eliöillä".

Happihyppy, elämän edellytys!

Äöykäs virus

Bacteriophagus myoviruksen rakenne
kuva wikimedia

Virukset ovat elämän yksinkertaisimpia muotoja ja aivan siellä orgaanisen / epä-orgaanisen rajamailla. Niin pieniä, että niitä voitiin vasta elektronimikroskoopin keksimisen jälkeen nähdä.

Vaan eikös olekin hienosti suunniteltu olio aivan jonkun robotin näköinen piirroksena ja melkein tuon näköinen mikroskoopinkin näytössä. Minusta kuuluisan bakteerimoottorin luokkaa oleva näyttö Intelligent Design tosiasiasta luonnossa!

Virus ei vain näytä suunnitellulta, sillä tämä mitättömän pieni peto osoittaa erittäin älykästä käyttäytymistä bakteereita saalistaessaan.

Isän Jumalan luomistyön nerokkuus näkyy näin jo elämän yksinkertaisimmila tasoilla. Tässä esimerkissä näkyy samalla myös luontoon niin syvälle ulottuva armoton taistelu elämästä ja kuolemasta, selviytymisestä olosuhteissa, Jumalan työ, joka on luonut kissan leikkimään hiirellä Darwinin ongelmaa muistaaksemme. Ja vielä - tutkimalla viruksen strategiaa geenien tutkijat apinoivat sen taktiikkaa muuttaakseen solujen tumassa olevaa DNA:ta.

Bacteriophages viruksen strategia
kuva Modern Biology.(1972), s.238

Bacteriophages virusten nimi tulee kreikasta, bakteerion (sauva) ja phagos (syöjä).
[Vertaa sargofagi, sarks liha ja phagos syöjä eli lihansyöjä!]

Kuvassa näemme bacteriophagus viruksen taistelustrategian. Annetaan tässä sille suomalaiseksi nimeksi bakteerinsyöjä.

1. Pahaa aavistamaton bakteeri siinä kellii elämästä nauttien.

2. Katala bakteerinsyöjä asettuu bakteerin pintaan pyrstö alaspäin ja tarttuu siihen lujasti pienillä koukuilla. Pyrstössä oleva syövyttävä entsyymi alkaa kaivertaa uhrin pintakuoreen reikää.

3. Porattuaan aukon solun seinämään bakteerinsyöjä toimii kuin panssarisingon teräkseen reiän tekevä kartioammus. Se ruiskaisee kouristumalla nupissa olevan DNA:n uhrinsa sisuksiin. Hyökkäävä virus on sen jälkeen tehtävänsä täyttänyt ja kuolleen sotilaan tyhjä kuori jää sojottamaan tuomitun bakteerin pintaan.

4. Muutamassa minuutissa bakteerinsyöjän ampuma DNA löytää saaliin sisuksissa päämajan. Se tuhoaa siellä kohteensa DNA:n asettuen itse sen paikalle! (Miten? kyllä siitäkin varmaan jo jotain tiedetään). Uhrin oma lisääntymiskoneisto alkaakin tuottaa bakteerien sijasta uusia bakteerinsyöjiä. (Virus ei kykene itse lisääntymään, siltä puuttuu siihen tarvittava koneisto)

5. Pian uhrin sisällä kuhii 200-300 vastasyntynyttä bakteerinsyöjää.

6. Bakteeri ei kestä hyökkäyksen aiheuttamaa sisäistä painetta, se kuolee, sen seinämä murtuu ja yhden kamikaze hyökkääjän ansiosta ympäristöön leviää nyt satoja bakteerinsyöjiä.

Kaaviossa kuvattu hyökkäys kestää noin 45 minuuttia. Miljoonia bakteereita sisältävä asutus (colony) voi tuhoutua muutamassa tunnissa bakteerinsyöjien lisääntyessä nopeasti kasvavalla vauhdilla.

Eikö ole merkillistä luonnon viisautta virusten tasolla!

Eikä noissa bakteerinsyöjien nupeissa ole mitään aivojen tapaistakaan, on vain RNA tai DNA. Siitä huolimatta niillä on hallussaan erinomaisen vaarallinen ja tehokas hyökkäyssuunnitelma, jota ne elämän alusta asti ovat noudattaneet hyvin tuloksin!

____

tekstini perustuu lytic cycle osalta jo vanhaan, mutta amerikkalaisittain hyvin selkeästi kirjoitettuun biologian oppikirjaan, J.H. Otto, A.T. Towle, Modern Biology. New York (1972)

[HT] Eliöiden sukupuun juurella

Eliöt jaetaan kolmeen domeeniin:

• Bakteerit
• Arkkieliöt (uusi nimi arkeonit)
• Aitotumaiset eli eukaryootit

Bakteerit, arkit ja aitotumaiset ovat ilmeisesti polveutuneet samasta kantamuodosta. Nämä ryhmät ovat kuitenkin eronneet toisistaan erittäin varhaisessa vaiheessa. Ensin bakteerit eriytyivät omaksi kehityslinjakseen. Arkit ja aitotumaiset erosivat toisistaan myöhemmin.

Aitotumaisiin kuuluu eläinten lisäksi sellaisia ryhmiä kuin kasvit, sienet ja protistit eli alkueliöt.

Yksisoluisuus on ominaista protisteille. Yksi- ja monisoluisuuden raja on kuitenkin häilyvä, sillä esimerkiksi eräät limasienet viettävät osan elinkaarestaan yksisoluisena ja osan monisoluisena eliönä. Alkueliöt eivät muodosta kehityshistoriallisesti yhtenäistä ryhmää, vaan kyseessä on yleisnimitys niille alkeellisille aitotumaisille eliöille, jotka eivät kuulu kasveihin, sieniin eivätkä eläimiin

Kuvassa 'Eukaryota' haarassa näkyy aitotumaisten eliöiden ryhmät, aivan huipulla Animals, Fungi ja Plants eli eläimet, sienet ja kasvit. Muut ruskealla värillä piirretyn  haaran eliöt ovat protisteja, esim. Ciliates tarkoittaa ripsieläimiä ja Slime molds limasieniä. Yksisoluiset mutta itiöitä tuottavat Microsporidiat luetaan nykyisin sieniin. (Kuva Wikimedia)

Eläinkunta jaetaan  pääjaksoihin. Olemassaolevat lajit voidaan nykytutkimuksen mukaan jakaa noin 35 pääjaksoon. (Monet pääjaksot ovat kuitenkin vuosimiljoonien aikana hävinneet).

Eläinten sukupuun vanhimpiin haaroihin kuuluu aika kummallisia otuksia, joista ei ulkonäön perusteella aina tiedä ovatko ne kasveja vai eläimiä.

Beroe sukuun kuuluva kampamaneetti (Kuva Wikimedia)

Kampamaneetit (Ctenophora) ovat hyytelömäisiä läpikuultavia eläimiä, jotka elävät merten pintaosissa ja loistavat pimeässä. Ulkoisesti ja monilta rakennepiirteitään ne muistuttavat polttiaiseläinten (Cnidaria) meduusoja, mutteivät kuitenkaan ole niille sukua. Kampamaneettien ruumiin pituus on tavallisesti 2–3 cm, joskin huomattavasti kookkaampiakin on. Kampamaneetit kilpailevat sienieläinten kanssa vanhimman ryhmän tittelistä.

Theonella cylindrica (Kuva Wikimedia)

Sienieläimiä (Porifera) on  yli 5 000  lajia. Sienieläimen perusrakenne on säkkimäinen, jossa varsinaisia kudoksia ja elimiä ei ole. Tyvi tai jalka on yleensä kiinni kasvualustassa, ja vastakkaisessa päässä on suuaukko. Keskelle jäävän ontelon sisäpinnalla on kaulussiimasoluja, joiden siimojen liike aiheuttaa seinissä olevista aukoista  sisään ja suuaukosta ulos suuntautuvan vesivirran. Näiden avulla sienieläin saa vedestä ravintohiukkasia.

Sienieläimillä ajatellaan olleen suuri merkitys ekosysteemin kehityksessä, koska ne ovat itse vähälläkin hapella selviävinä tuottaneet lisää happea muinaisiin meriin, jo yli 600 miljoonaa  vuotta sitten.

Trichoplax adhaerens (Kuva Wikimedia)

Laakkoeläimiä (Placozoa)  tunnetaan toistaiseksi virallisesti vain yksi laji, Trichoplax adhaerens. Laakkoeläimen litteä ruumis muodostuu vain yhdestä  epiteelisolukerroksesta, jonka sisäpuolella olevassa nesteessä on irrallisia sukkula- tai tähtisoluja. T. adhaerens on vain puolen millimetrin mittainen ja elää meressä. Lajin löysi Franz Eilhard Schulze vuonna 1883. 

On tutkittu, voisiko laakkoeläin olla muiden monisoluisten eläinten kantamuoto. Joidenkin uusien geenitutkimusten mukaan se on kuitenkin lähellä polttiasieläimiä 'sukupuussa'.  Ei kuitenkaan kaukana 'juurelta'.

Korvameduusa  Aurelia aurita (Kuva Wikimedia)

Polttiaiseläimiin (Cnidaria) kuuluvat: polyyppieläimet (Hydrozoa), meduusat (Scyphozoa), kuutiomeduusat (Cubozoa), pikarimeduusat (Staurozoa) ja korallieläimet (Anthozoa). Kaiken kaikkiaan polttiaiseläinlajeja tunnetaan noin 11 000.

Polyyppieläimiin kuuluva Aequorea victoria  (Kuva Wikimedia)

 
 

Acropra pulchra -korallia (Kuva Wikimedia)

Merivuokot kuuluvat korallieläimiin  (Kuva Wikimedia)

                                                                    _______

Lähteenä on käytetty useita Wikipedian artikkeleita