FENEDEBYAT FAKLTES Molekler Biyoloji ve Genetik Blm Genel

FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü Genel Biyoloji-2 3. hafta_ Dünya tarihi ve canlılık DOÇ. DR. Kubilay Yıldırım

Erken Dünya Koşulları, yaşamın başlangıcını mümkün kıldı • Erken Dünya'daki kimyasal ve fiziksel süreçler, bir dizi aşamada çok basit hücreler üretmiş olabilir: • 1. Küçük organik moleküllerin abiyotik sentezi • 2. Bu küçük moleküllerin makromoleküllere birleştirilmesi • 3. Moleküllerin proto hücrelere paketlenmesi • 4. Kendini kopyalayan moleküllerin kaynağı © 2011 Pearson Education, Inc.

Dünyanın Yaşı Ve Canlılık Cağları

Erken Dünya'da Organik Bileşiklerin Sentezi • Dünya, güneş sisteminin geri kalanıyla birlikte yaklaşık 4. 6 milyar yıl önce oluştu • Dünya'nın kayalar ve buzla bombalanması muhtemelen suyu buharlaştırdı ve 4, 2 ila 3, 9 milyar yıl önce denizlerin oluşmasını engelledi • Dünyanın ilk atmosferi muhtemelen volkanik patlamalarla salınan su buharı ve kimyasalları içeriyordu (nitrojen, nitrojen oksitler, karbon dioksit, metan, amonyak, hidrojen sülfür) © 2011 Pearson Education, Inc.

Miller-Urey Deneyi • 1953'te Stanley Miller ve Harold Urey, indirgeyici bir atmosferde organik moleküllerin abiyotik sentezinin mümkün olduğunu gösteren laboratuvar deneyleri yaptılar. © 2011 Pearson Education, Inc.

Miller-Urey Deneyi • Bir haftalık sürekli bir işlemin ardından Miller ve Urey sistemin içindeki karbonun en az %10 -15 kadar bir kısmının organik bileşik oluşturduğunu gözlemlemişlerdi. • Karbonun yüzde iki kadar bir kısmının da, canlıların hücrelerini oluşturan proteinlerin oluşumunda kullanılan amino asitleri, bol olarak da glisinin oluşturduğunu görmüşlerdi. • Şekerler, lipitler ve nükleik asitlerin bazı yapıtaşları da oluşmuştu. © 2011 Pearson Education, Inc.

Figure 25. 2 Miller-Urey Deneyi 20 10 0 1953 2008 Mass of amino acids (mg) Number of amino acids 2008 yılının Ekim ayında, yeniden analizi yapılan deneyin malzemelerinin, düzenek içinde 5 değil, 22 tane amino asit ürettiği yayınlanır. 200 100 0 1953 2008 Bu yeni sonuçlar, organik moleküllerin inorganik tepkimelerin sonuçlarıyla sentezlenebileceğine ilişkin güçlü kanıtlar göstermiştir.

Makromoleküllerin sentezi • RNA monomerleri, basit moleküllerden kendiliğinden üretilmiştir • Küçük organik moleküller, sıcak kum, kil veya kaya üzerinde yoğunlaştıklarında polimerleşirler. © 2011 Pearson Education, Inc.

Protocells • Çoğalma ve metabolizma yaşamın temel özellikleridir ve birlikte ortaya çıkmış olabilir. • Protohücreler, zar benzeri bir yapıya sahip sıvı dolu veziküller olabilir. • Suda, lipitler ve diğer organik moleküller kendiliğinden lipit çift tabakalı veziküller oluşturabilir. © 2011 Pearson Education, Inc.

Kendini Kopyalayan RNA ve Doğal Seleksiyon • İlk genetik materyal DNA değil, muhtemelen RNA idi. • Ribozimler adı verilen RNA moleküllerinin birçok farklı reaksiyonu katalize ettiği bulunmuştur. • Örneğin ribozimler, kısa RNA uzantılarının tamamlayıcı kopyalarını oluşturabilir. © 2011 Pearson Education, Inc.

Kendini Kopyalayan RNA ve Doğal Seleksiyon • Doğal seçilim, kendini kopyalayan RNA molekülleri üretti • Replikasyon yapabilen RNA ile veziküller protocel'leri olurdu • RNA, daha kararlı bir genetik materyal olan DNA için şablon sağladı © 2011 Pearson Education, Inc.

Fosil Kayıtları İle Yaşamın Tarihi • Fosil kayıtları yeryüzündeki yaşam tarihindeki değişiklikleri ortaya koymuştur • Tortul kayaçlardaki katmanlarda biriken canlı çeşitliliği dünyadaki yaşam formlarını kronolojik bir sıra ile sunar © 2011 Pearson Education, Inc.

Figure 25. 4 Present Dimetrodon 100 mya 0. 5 m 4. 5 cm Coccosteus cuspidatus 175 200 1 m 270 300 Rhomaleosaurus victor Tiktaalik Hallucigenia 375 400 1 cm Stromatolites 2. 5 cm 500 525 Dickinsonia costata 565 600 Fossilized stromatolite 1, 500 3, 500 Tappania

Kayalar ve Fosiller Nasıl Tarihlendirilir • Tortul tabakalar fosillerin göreceli yaşlarını ortaya koyar • Fosillerin mutlak yaşları radyometrik tarihleme ile belirlenebilir. • Bir "ana" izotop, sabit bir hızda "yavru" bir izotopa bozunur. Her izotopun bilinen bir yarı ömrü vardır, ana izotopun yarısının bozunması için gereken süre bellidir © 2011 Pearson Education, Inc.

Dünyanın Yaşı Ve Canlılık Cağları

İlk Tek Hücreli Organizmalar • Bilinen en eski fosiller, bakteri matları üzerinde tortul tabakaların birikmesiyle oluşan kayaçlar olan stromatolitlerdir. • Stromatolitler 3, 5 milyar yıl öncesine dayanmakta olup, Prokaryotlar, 3, 5 ila 2, 1 milyar yıl önce Dünya'nın tek sakinleriydi © 2011 Pearson Education, Inc.

Fotosentez ve Oksijen Devrimi • Bu yapılar (stromatolitler) genellikle siyanobakteriler tarafından oluşan yığınlardır. Siyanobakteriler, karbondioksit ve suyu kullanarak besin ve oksijen üretir. Bu yaşamın ilerlemesi için oldukça önemli bir süreçtir. • Yaklaşık 2, 7 milyar yıl önce, O 2 atmosferde birikmeye ve demir açısından zengin karasal kayaları paslamaya başladı. • 2, 7 ila 2, 3 milyar yıl önceki bu "oksijen devrimi", birçok prokaryotik grubun yok olmasına neden oldu. • Bazı gruplar hayatta kaldı ve enerji toplamak için hücresel solunum kullanarak adapte oldu © 2011 Pearson Education, Inc.

Fotosentez ve Oksijen Devrimi • O 2'deki erken artış muhtemelen eski siyanobakterilerden kaynaklanıyordu. • O 2 artışındaki daha sonraki bir artış, kloroplast içeren ökaryotik hücrelerin evriminden kaynaklanmış olabilir. © 2011 Pearson Education, Inc.

Canlı Çeşitliliği ve Endosimbiyoz Endosimbiyotik teori, • İlk atasal hücrenin muhtemelen bir plazma zarıyla çevrili tek bir DNA sarmalına sahip bir bakteri veya prokaryotu olduğunu ileri sürmektedir. Bu canlı enerji ihtiyacını glikoliz yolu ile sağlıyordu. • Zamanla, bu bakteri formda ve işlevde farklılaştı. Bazı bakteriler, enerjiyi yeni yollarla çevreye aktarma kabiliyetini kazanmışlardır. • Fotosentetik bakteriler güneş ışığından şeker üretimine imkân tanıyan yollar geliştirdiler. • Bazı diğer tek hücrelilerde, bu şekeri kullanmak için yeni yollar geliştirdi. Oksidatif fosforilasyon yolakları geliştirerek oksijen ile şekeri parçalayıp ATP üretmiştir. • Bu durumda özellikle fotosentetik ve oksitatif bakteriler doğada hızla sayılarını artırırken diğer türlerin sayı ve çeşitliliği azaldı. • Bu iki duruma evirilemeyen türler ise fotosentesik ve oksitatif fosforilasyon yapan bakterileri yiyebilen ve endositoz yeteneği onları yakalama yeteneği kazandı. Bu endositoz sürecinde bazı bakterilerle simbiyotik bir ilişki açığa çıktı. Böylece kloroplastlar ve mitokondriler içeren ilk hücreler oluşmuştur.

İlk Ökaryotlar • Ökaryotik hücrelerin en eski fosilleri 2, 1 milyar yıl öncesine dayanmaktadır • Ökaryotik hücrelerin bir çekirdek zarfı, mitokondri, endoplazmik retikulumu ve hücre iskeleti vardır. • Endosymbiont teorisi, mitokondri ve plastidlerin (kloroplastlar ve ilgili organeller) daha önce daha büyük konakçı hücrelerde yaşayan küçük prokaryotlar olduğunu ileri sürer • Mitokondri ve plastidlerin prokaryotik ataları, muhtemelen, sindirilmemiş av veya iç parazitler olarak konakçı hücreye girmiştir. © 2011 Pearson Education, Inc.

Endosimbiyozu destekleyen veriler © 2011 Pearson Education, Inc.

Çok Hücreliliğin Kökeni • Ökaryotik hücrelerin evrimi, daha geniş bir tek hücreli form yelpazesine izin verdi • Çok hücreliliğin evrildiği ve yosunlara, bitkilere, mantarlara ve hayvanlara yol açtığı zaman ikinci bir çeşitlenme dalgası meydana geldi. © 2011 Pearson Education, Inc.

İlk çok hücreliler • Çok hücreli ökaryotların bilinen en eski fosilleri, yaklaşık 1, 2 milyar yıl önce yaşamış olan küçük alglerdir. Bu dönem bitkilerin ilk ortaya çıktığı dönem olarak kabul edilir © 2011 Pearson Education, Inc.

The Cambrian Dönemi ve hayvanların ortaya çıkışı

The Cambrian Dönemi ve hayvanların ortaya çıkışı • Kambriyen patlaması, modern hayvan filumlarına benzeyen fosillerin Kambriyen döneminde (535 525 milyon yıl önce) aniden ortaya çıkması anlamına gelir. © 2011 Pearson Education, Inc.

Karaların kolonizasyonu • Mantarlar, bitkiler ve hayvanlar yaklaşık 500 milyon yıl önce karaları kolonileştirmeye başladı • Bitkilerdeki vasküler doku, materyalleri dahili olarak taşır ve yaklaşık 420 milyon yıl önce ortaya çıkmıştır. • Günümüzde bitkiler ve mantarlar karşılıklı yarar sağlayan birlikler oluşturur ve muhtemelen birlikte kolonize edilmiş karasal bölgeler oluşturmuştur © 2011 Pearson Education, Inc.

Organizma gruplarının yükselişi ve düşüşü, türleşme ve yok olma • Dünyadaki yaşamın tarihi, birçok organizma grubunun yükselişini ve düşüşünü gördü • Grupların yükselişi ve düşüşü, grup içindeki türleşme ve yok olma oranlarına bağlıdır. © 2011 Pearson Education, Inc.

Levha tektoniği • Zamanın üç noktasında, Dünya'nın kara kütleleri bir süper kıta oluşturdu: • 1. 1 milyar, • 600 milyon ve • 250 milyon yıl önce • Plaka tektoniği teorisine göre, Dünya'nın kabuğu, Dünya'nın mantosu üzerinde yüzen plakalardan oluşur. © 2011 Pearson Education, Inc.

Levha tektoniği • Tektonik plakalar, kıtasal sürüklenme sürecinde yavaş hareket eder • Okyanus ve kıtasal plakalar çarpışabilir, ayrılabilir veya birbirlerinden kayabilir • Plakalar arasındaki etkileşimler dağların ve adaların oluşumuna ve depremlere neden olur © 2011 Pearson Education, Inc.

Kıta Kaymasının Sonuçları • Yaklaşık 250 milyon yıl önce süper kıta Pangea'nın oluşumunun birçok etkisi oldu • Kıtasal sürüklenmenin canlı organizmalar üzerinde birçok etkisi vardır • Bir kıtanın iklimi kuzeye veya güneye doğru hareket ettikçe değişebilir. Kara kütlelerinin ayrılması allopatrik türleşmeye yol açabilir • Güney Amerika ve Afrika'nın bazı bölgelerindeki fosillerin benzerliği, bu kıtaların daha önce bağlı olduğu fikriyle tutarlıdır. © 2011 Pearson Education, Inc.

Kitlesel Yokoluşlar • Fosil kayıtları, şimdiye kadar yaşamış olan türlerin çoğunun neslinin tükendiğini gösteriyor. • Neslinin tükenmesi, bir türün ortamındaki değişikliklerden kaynaklanabilir • Zaman zaman, yok olma hızı önemli ölçüde arttı ve kitlesel bir yok oluşa neden oldu • Kitlesel yok oluş, yıkıcı küresel çevresel değişikliklerin sonucudur © 2011 Pearson Education, Inc.

"Büyük Beş" Kitlesel Yok Oluş • Beş kitlesel yok olma olayının her birinde, Dünya'daki türlerin% 50'den fazlası yok oldu © 2011 Pearson Education, Inc.

"Büyük Beş" Kitlesel Yok Oluş • Permiyen yok oluşu, 251 milyon yıl önce Paleozoyik ve Mesozoyik dönemler arasındaki sınırı tanımlar. • Bu kitlesel yok oluş 5 milyon yıldan daha kısa bir sürede meydana geldi ve deniz hayvanı türlerinin yaklaşık% 96'sının yok olmasına neden oldu. © 2011 Pearson Education, Inc.

"Büyük Beş" Kitlesel Yok Oluş • 65. 5 milyon yıl önceki Kretase kitlesel yok oluşu, Mesozoik'i Senozoik'ten ayırır. • Soyu tükenen organizmalar, tüm deniz türlerinin yaklaşık yarısını ve çoğu dinozor da dahil olmak üzere birçok karasal bitki ve hayvanı içerir. © 2011 Pearson Education, Inc.

"Büyük Beş" Kitlesel Yok Oluş • Tortul kayalarda iridyumun varlığı, yaklaşık 65 milyon yıl önce bir göktaşı çarpmasına işaret ediyor. • Çarpmanın neden olduğu toz bulutları güneş ışığını engellemiş ve küresel iklimi bozmuştur • Meksika kıyılarındaki Chicxulub krateri, aynı zamana tarihlenen bir göktaşının kanıtıdır. © 2011 Pearson Education, Inc.

Kitlesel Yok Oluşun Sonuçları • Kitlesel yok oluş, ekolojik toplulukları ve organizmalar için mevcut olan nişleri değiştirebilir • Kurucu populasyonların etkisiyle yeni türler açığa çıkabilir ve bu yaşayan türler üzerinden canlılık yeniden çeşitlenerek devam eder. © 2011 Pearson Education, Inc.

Altıncı Kitlesel Yok Olma Yolda mı? • Bilim adamları, şu anki yok olma oranının tipik arka plan hızının 100 ila 1. 000 katı olduğunu tahmin ediyor • Küresel sıcaklıklar arttığında tükenme oranları artma eğilimindedir • Veriler, dramatik bir eylemde bulunulmadığı takdirde, insan kaynaklı altıncı kitlesel yok oluşun meydana gelebileceğini gösteriyor. © 2011 Pearson Education, Inc.