A historia evolutiva da vida na Terra describe os procesos e acontecementos polos cales os organismos vivos e fósiles evolucionaron desde que apareceu a vida sobre o noso planeta ata os nosos días. A Terra formouse hai uns 4,5 Ga (xigaanos), é dicir, hai 4.500 millóns de anos e hai probas de que a vida apareceu 500 millóns de anos despois.Life on Earth likely started 4.1 billion years ago—much earlier than scientists thought publicado por "Phys.org" o 19 de outubro de 2015 (Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon, Proceedings of the National Academy of Sciences, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1517557112) As similitudes que presentan todos os organismos actuais indican a presenza dun antepasado común a partir do cal diverxeron todas as especies coñecidas polo proceso da evolución. Máis do 99 % de todas as especies que algunha vez existiron na Terra, que en conxunto son uns cinco mil millóns de especies, considérase que se extinguiron. As estimacións do número de especies que hai agora na Terra oscilan entre 10 e 14 millóns, dos cales uns 1,2 millóns están ben documentadas e o 86 % restante non foron aínda descritas.
Introdución
As probas da existencia de vida máis antiga na Terra son o grafito que se considera substancia bioxénica de 3.700 millóns de anos de antigüidade de rochas metasedimentarias descubertas no oeste de Groenlandia, e os tapetes microbianos fósiles atopados en arenitos de hai 3.480 millóns de anos atopadas en Australia Occidental. Máis recentemente, en 2015, atopáronse "restos de vida biótica" en rochas de hai 4.100 millóns de anos de Australia Occidental. Early edition, published online before print. Segundo un dos investigadores: "Se a vida se orixinou relativamente rápido na Terra ... entón podería ser común no universo."
Os tapetes microbianos de bacterias e arqueas que coexistían eran a forma dominante de vida a inicios do Arcaico e moitos dos principais pasos que se deron na evolución inicial crese que tiveron lugar entre eses seres. A evolución da fotosíntese, hai arredor de 3.500 millóns de anos, finalmente orixinou unha acumulación dos seus produtos residuais, como o oxíxeno na atmosfera, orixinando o evento da grande oxixenación, que empezou hai uns 2.400 millóns de anos. A evidencia máis temperá de células complexas con orgánulos eucariotas (ver eucarioxénese) datan de 1.850 millóns de anos, e aínda que pode que estiveran presentes xa antes, a súa diversificación acelerouse cando empezaron a usar o oxíxeno no seu metabolismo. Posteriormente, arredor dos 1.700 millóns de anos de antigüidade, empezaron a aparecer os organismos multicelulares, con células diferenciadas que realizan funcións especializadas. A reprodución sexual, que implica a fusión de células reprodutoras de machos e femias (gametos) para crear un cigoto nun proceso chamado fertilización é, a diferenza da reprodución asexual, o principal método de reprodución para a inmensa maioría dos organismos macroscópicos, incluíndo case todos os eucariotas (onde están incluídos animais e plantas). Porén, a orixe e evolución da reprodución sexual segue sendo un crebacabezas para os biólogos aínda que evolucionou a partir dun antepasado común que era unha especie eucariota unicelular. Os animais bilaterais con parte frontal e costas, apareceu hai 555 millóns de anos (Ma).
As primeiras plantas terrestres datan de hai uns 450 Ma, aínda que as probas suxiren que os microorganismos formaron os primeiros ecosistemas terrestres, hai polo menos 2.900 Ma. Os microorganismos crese que achaiaron o camiño para o comezo da existencia das plantas terrestres no Fanerozoico. As plantas terrestres tiveron tanto éxito que se pensa que contribuíron ao evento de extinción do final do Devoniano. A biota de Ediacara apareceu durante o período Ediacariano, mentres que os vertebrados, xunto coa maioría dos outros filos modernos se orixinaron hai uns 525 Ma durante a explosión cámbrica. Durante o período Permiano, os sinápsidos, entre os que estaban os antepasados dos mamíferos, dominaban a terra, pero a maioría deste grupo extinguiuse no evento de extinción do Permiano-Triásico de hai 252,17 Ma. Durante a recuperación desta catástrofe, os arcosauros convertéronse nos vertebrados terrestres máis abondosos; un grupo de arcosauros, os dinosauros, dominaron os períodos Xurásico e Cretáceo. Despois do evento de extinción do Cretáceo-Paleoxeno de hai 66 Ma, que aniquilou aos dinosauros non aviarios, os mamíferos incrementáronse rapidamente en tamaño e diversidade. Esas extincións en masa puideron acelerar a evolución ao proporcionaren oportunidades para que se diversificasen novos grupos de organismos.
Historia inicial da Terra
Os fragmentos de meteoritos máis antigos atopados na Terra son de hai uns 4.540 Ma; isto, xunto principalmente coa datación de antigos depósitos de chumbo, situou a idade estimada da Terra en aproximadamente esa época. A Lúa ten a mesma composición da codia terrestre pero non contén un núcleo rico en ferro como o da Terra. Moitos científicos pensan que hai uns 40 millóns de anos despois, segundo a hipótese do grande impacto, un corpo do tamaño de Marte chocou coa Terra, poñendo en órbita material da codia que formou a Lúa. Outra hipótese é que a Terra e a Lúa empezaron a coalescer ao mesmo tempo, pero a Terra, ao ter unha gravidade máis forte que a Lúa primixenia, atraía case todas as partículas de ferro da área.
Ata 2001, as rochas máis antigas que se encontraron na Terra tiñan unha antigüidade duns 3.800 millóns de anos, o que levou aos científicos a estimar que a superficie da Terra estivo fundida ata entón. En consecuencia, denominaron esta parte da historia da Terra do Hádico, cuxo nome fai referencia ao Hades ou Inferno. Porén, as análises de circóns formados hai 4.400 Ma indican que a codia da Terra solidificou uns 100 Ma despois da formación do planeta e quen o planeta axiña adquiriu océanos e unha atmosfera, que puideron ter a capacidade de albergar vida.
Evidencias obtidas na Lúa indican que desde hai 4.000 a 3.800 Ma esta sufriu o chamado Gran Bombardeo Tardío por restos meteoríticos que quedaron da época de formación do Sistema Solar, e a Terra debeu tamén experimentar un bombardeo similar ou aínda maior debido á súa gravidade máis forte. Aínda que non hai evidencias directas das condicións da Terra de hai 4.000 a 3.800 millóns de anos non hai razón para pensar que a Terra non foi tamén afectada por este forte bombardeo tardío. Este evento puido ter eliminado calquera resto de océano ou atmosfera previos; neste caso os gases e a auga dos impactos de cometas puideron contribuír á súa rexeneración, xunto coa desgasificación volcánica do interior da Terra, que subministrou a outra metade dos gases. Porén, se a vida microbiolóxica subsuperficial evolucionara neste momento, tería sobrevivido ao bombardeo.
Primeiras evidencias da vida na Terra
Os organismos máis antigos identificados eran diminutos e relativamente uniformes, e os seus fósiles semellan bacilos, e é moi difícil diferencialos doutras estruturas que se orixinan por procesos físicos abióticos. A proba non discutida máis antiga de vida na Terra, interpretada como bacterias fosilizadas, data de hai 3.000 Ma. Outros descubrimentos en rochas datadas en hai 3.500 Ma foron interpretados tamén como bacterias, e hai evidencias xeoquímicas que parecen indicar a presenza de vida hai 3.800 Ma. Con todo, estas análises foron examinadas detalladamente, e encontráronse procesos non biolóxicos que podían producir todas as "sinaturas da vida" que se atoparon. Aínda que isto non proba que as estruturas encontradas teñan unha orixe non biolóxica, non poden tampouco tomarse como unha clara evidencia da presenza de vida. As sinaturas xeoquímicas de rochas depositadas hai 3.400 millóns de anos foron interpretadas como evidencias de vida, aínda que isto non foi aínda examinado exhaustivamente polos críticos.
Orixes da vida na Terra
Todos os organismos vivos da Terra deben ter un só último antepasado universal, porque sería virtualmente imposible que dúas ou máis liñaxes separadas puidesen desenvolver independentemente os moitos complexos mecanismos bioquímicos comúns a todos os organismos vivos.. Os primeiros organismos dos que hai rexistro fósil son bacterias. As hipóteses sobre a orixe da vida son de dous tipos: 1) a vida orixinouse espontaneamente na Terra ou 2) a vida orixinouse noutra parte do Universo onde as condicións eran axeitadas e desde alí foi "sementada" na Terra (panspermia).
Panspermia
A panspermia non explica como se orixinou a vida no seu lugar de orixe, senón simplemente examina a posibilidade de que chegase á Terra desde outro lugar. Esta idea xa a formulara o filósofo grego Anaximandro no século VI a. C. No século XX foi proposta polo químico Svante Arrhenius, e polos astrónomos Fred Hoyle e Chandra Wickramasinghe, e polo biólogo molecular Francis Crick e o químico Leslie Orgel.
Hai tres versións principais da hipótese da vida "sementada desde outro lugar", que son: (1) desde outro lugar no Sistema Solar a través de fragmentos lanzados ao espazo por grandes impactos de meteoritos, probablemente en Marte ou Venus; (2) por visitantes alieníxenas, posiblemente como resultado de contaminación accidental por microorganismos que traían con eles; e (3) de fóra do Sistema Solar, pero por medios naturais.
Os experimentos en órbitas baixas da Terra, como a EXOSTACK, demostraron que algunhas esporas de microorganismos poden sobrevivir ao shock de ser catapultados ao espazo e algúns poden sobrevivir á exposición á radiación do espazo exterior durante polo menos 5,7 anos (duración do experimento). Os científicos están divididos sobre a probabilidade de que a vida se orixinase independentemente en Marte, ou noutros planetas da nosa galaxia.
Aparición independente na Terra
A vida na Terra está baseada no carbono e na auga. O carbono proporciona unha armazón estable para formar compostos químicos complexos e pode ser doadamente extraíble do ambiente, especialmente a partir de dióxido de carbono. Non hai outro elemento químico cuxas propiedades sexan suficientemente similares ás do carbono para pensar que sexa un análogo. O silicio, o elemento que está directamente debaixo do carbono na táboa periódica, non forma moitas moléculas complexas estables, e como a maioría dos seus compostos son insolubles en auga, sería máis difícil para os organismos extraelo. Os elementos boro e fósforo teñen químicas máis complexas, pero teñen máis limitacións que o carbono. A auga é un excelente solvente e ten outras dúas propiedades útiles: o xeo flota, polo que os organismos acuáticos poden sobrevivir debaixo de capas de xeo en inverno; e as súas moléculas teñen extremos con cargas parciais positivas e negativas, o que lle permite disolver unha maior variedade de compostos que outros solventes. Outros bos solventes como o amoníaco, son líquidos só a temperaturas tan baixas que as reaccións químicas poden ser demasiado lentas como para manter a vida, e carece das outras vantaxes da auga. Porén, os organismos baseados en bioquímica alternativa poden ser posibles noutros planetas.
As investigacións sobre como puido xurdir a vida a partir de compostos químicos non vivos céntranse en tres posibles puntos de inicio: autorreplicación, a capacidade dun organismo para producir descendencia que sexa moi similar a el; metabolismo, a súa capacidade de alimentarse e repararse por si mesmo; e membranas celulares externas, que permitan que o alimento entre e os produtos residuais saian, pero exclúa as substancias non desexadas. As investigacións sobre abioxénese aínda teñen moito camiño que percorrer, xa que os enfoques teóricos e empíricos só empezaron a confluír.
A replicación primeiro: o mundo de ARN