Эволюция жизни на Земле: История и этапы развития

Введение

эволюция всей жизни на Земле

Временная шкала эволюционной истории жизни представляет собой современную научную теорию, описывающую основные события в развитии жизни на планете Земля. Даты, указанные в этой статье, являются общепринятыми оценками, основанными на научных данных, главным образом на ископаемых находках. В биологии эволюция – это любое изменение наследственных признаков биологических популяций на протяжении поколений. Эволюционные процессы приводят к разнообразию на всех уровнях биологической организации, от царств до видов, а также отдельных организмов и молекул, таких как ДНК и белки. Сходство всех современных организмов указывает на общего предка, от которого произошли все известные виды, как существующие, так и вымершие. По оценкам, более 99 процентов всех видов, когда-либо существовавших (более пяти миллиардов), вымерли. Оценки общего числа видов, обитающих на Земле, варьируются от 10 до 14 миллионов, при этом около 1,2 миллиона, или 14%, идентифицированы и описаны, а остальные еще предстоит изучить. Однако, согласно отчету за 2016 год, существует дополнительно 1 триллион видов микроорганизмов, из которых описано лишь 0,001%. Существуют разногласия между более традиционными представлениями о постоянном увеличении биоразнообразия и новой точкой зрения, согласно которой биоразнообразие развивается циклами уничтожения и диверсификации, так что в определенные периоды прошлого, например, в период кембрийского взрыва, наблюдались пики разнообразия, за которыми следовало резкое сокращение числа видов.

Протерозойский эон

2500 млн лет назад – 539 млн лет назад. Включает палеопротерозойскую, мезопротерозойскую и неопротерозойскую эры. Дата Событие 2500 млн лет назад Великое окислительное событие, вызванное кислородным фотосинтезом цианобактерий. К 1850 млн лет назад эукариотические клетки, содержащие мембранные органеллы с разнообразными функциями, вероятно, произошли от прокариотов, поглощающих друг друга посредством фагоцитоза. (См. Симбиогенез и эндосимбионты). Бактериальные вирусы (бактериофаги) появляются до или вскоре после разделения прокариотической и эукариотической линий. Красные отложения свидетельствуют об окисляющей атмосфере, благоприятствующей распространению эукариотической жизни. 1500 млн лет назад Волынская биота – коллекция исключительно хорошо сохранившихся микроокаменелостей с различной морфологией. 1300 млн лет назад – появление первых наземных грибов. К 1200 млн лет назад мейоз и половое размножение у одноклеточных эукариот, возможно, даже у общего предка всех эукариот или в РНК-мире. Половое размножение могло ускорить эволюцию. К 1000 млн лет назад первые неморские эукариоты вышли на сушу. Они были фотосинтетическими и многоклеточными, что указывает на то, что растения эволюционировали гораздо раньше, чем считалось. 750 млн лет назад – начало эволюции животных. 720–630 млн лет назад возможное глобальное оледенение, которое увеличило содержание кислорода в атмосфере и уменьшило содержание углекислого газа, и было либо вызвано эволюцией наземных растений, либо стало ее следствием. Мнения расходятся относительно того, увеличило ли оно или уменьшило биоразнообразие или скорость эволюции. 600 млн лет назад накопление кислорода в атмосфере позволило образоваться озоновому слою. Предыдущая наземная жизнь, вероятно, нуждалась в других химических веществах для ослабления ультрафиолетового излучения. 580–500 млн лет назад кембрийский взрыв: появляются большинство современных типов животных. 550–540 млн лет назад Ctenophora (гребневики), Porifera (губки), Anthozoa (кораллы и морские анемоны), Ikaria wariootia (ранний билатерий).

Палеозойская эра

538,8 Ma – 251,9 Ma и включает периоды кембрия, ордовика, силура, девона, карбона и перми. Дата события 535 Ma Массовая диверсификация живых организмов в океанах: членистоногие (например, трилобиты, ракообразные), хордовые, иглокожие, моллюски, брахиоподы, фораминиферы и радиолярии и т.д. 530 Ma Первые известные следы на суше датируются 530 Ma. 520 Ma Ранние граптолиты. 511 Ma Ранние ракообразные. 505 Ma Окаменелости сланца Берджесса. 500 Ma Медузы существовали по крайней мере с этого времени. 485 Ma Первые позвоночные с настоящими костями (бесчелюстные рыбы). 450 Ma Появляются первые полные конодонты и эхиноиды. 440 Ma Первые агнаты: Heterostraci, Galeaspida и Pituriaspida. 420 Ma Ранние рыбы с лучевыми плавниками, тригонотарбиды, паукообразные и наземные скорпионы. 410 Ma Первые признаки зубов у рыб. Ранние наутилиды, ликофиты и тримерофиты. 488–400 Ma Первые головоногие (наутилоиды) и хитоны. 395 Ma Первые лишайники, каменные мхи. Ранние жнецы, клещи, шестиногие (ногохвостки) и аммониты. Самые ранние известные следы на суше, известные как Zachelmie trackways, предположительно связаны с ихтиостегалиями. 375 Ma Tiktaalik – лопастепёрая рыба с некоторыми анатомическими особенностями, сходными с ранними тетраподами. Предполагается, что это переходный вид между рыбами и тетраподами. 365 Ma Acanthostega – одно из самых ранних позвоночных, способных передвигаться по суше. 363 Ma К началу карбонового периода Земля начинает приобретать современный облик. Насекомые бродили по суше и вскоре освоят небо; акулы плавали в океанах как высшие хищники, а суша была покрыта растительностью, с семенными растениями и лесами, которые вскоре расцветут. Четвероногие тетраподы постепенно приобретают адаптации, которые помогут им освоить наземный образ жизни. 360 Ma Первые крабы и папоротники. Наземная флора, доминирующей в которой являются семенные папоротники. Около этого времени растет лес Синьхан. 350 Ma Первые крупные акулы, хрящевые рыбы и миноги; первые настоящие тетраподы (с пятью пальцами и без плавников и чешуи). 350 Ma Диверсификация амфибий. 325–335 Ma Первые рептилиоморфы. 330–320 Ma Первые амниотические позвоночные (Paleothyris). 320 Ma Синапсиды (предшественники млекопитающих) отделяются от сауропсид (рептилий) в позднем карбоне. 305 Ma Происходит коллапс карбоновых тропических лесов, вызывающий незначительное вымирание, а также открывающий путь для амниот, чтобы стать доминирующими над амфибиями и семенными растениями над папоротниками и ликофитами. Первые диапсидные рептилии (например, Petrolacosaurus). 280 Ma Ранние жуки, семенные растения и хвойные диверсифицируются, в то время как лепидодендры и спленопсиды сокращаются. Наземные темноспондильные амфибии и пеликозавры (например, Dimetrodon) диверсифицируются по видам. 275 Ma Терапсидные синапсиды отделяются от пеликозавровских синапсидов. 265 Ma Горгонопсы появляются в летописи окаменелостей. 251,9–251,4 Ma Пермско-триасовое вымирание уничтожает более 90–95% морских видов. Наземные организмы пострадали не так сильно, как морская биота. Это "очищение" могло привести к последующей диверсификации, но жизни на суше потребовалось 30 миллионов лет, чтобы полностью восстановиться.

538.8 Ma – 251.9 Ma and contains the Cambrian, Ordovician, Silurian, Devonian, Carboniferous and Permian periods. Date Event 535 Ma Major diversification of living things in the oceans: arthropods (e. g. trilobites, crustaceans), chordates, echinoderms, molluscs, brachiopods, foraminifers and radiolarians, etc. 530 Ma The first known footprints on land date to 530 Ma. 520 Ma Earliest graptolites. 511 MaEarliest crustaceans. 505 Ma Fossilization of the Burgess Shale 500 MaJellyfish have existed since at least this time. 485 Ma First vertebrates with true bones (jawless fishes). 450 Ma First complete conodonts and echinoids appear. 440 Ma First agnathan fishes: Heterostraci, Galeaspida, and Pituriaspida. 420 Ma Earliest ray finned fishes, trigonotarbid arachnids, and land scorpions. 410 Ma First signs of teeth in fish. Earliest Nautilida, lycophytes, and trimerophytes. 488–400 Ma First cephalopods (nautiloids) and chitons. 395 Ma First lichens, stoneworts. Earliest harvestmen, mites, hexapods (springtails) and ammonoids. The earliest known tracks on land named the Zachelmie trackways which are possibly related to icthyostegalians. 375 MaTiktaalik, a lobe finned fish with some anatomical features similar to early tetrapods. It has been suggested to be a transitional species between fish and tetrapods. 365 MaAcanthostega is one of the earliest vertebrates capable of walking. 363 Ma By the start of the Carboniferous Period, the Earth begins to resemble its present state. Insects roamed the land and would soon take to the skies; sharks swam the oceans as top predators, and vegetation covered the land, with seed bearing plants and forests soon to flourish. Four limbed tetrapods gradually gain adaptations which will help them occupy a terrestrial life habit. 360 Ma First crabs and ferns. Land flora dominated by seed ferns. The Xinhang forest grows around this time. 350 Ma First large sharks, ratfishes, and hagfish; first crown tetrapods (with five digits and no fins and scales). 350 Ma Diversification of amphibians. 325 335 Ma First Reptiliomorpha. 330 320 Ma First amniote vertebrates (Paleothyris). 320 Ma Synapsids (precursors to mammals) separate from sauropsids (reptiles) in late Carboniferous. 305 Ma The Carboniferous rainforest collapse occurs, causing a minor extinction event, as well as paving the way for amniotes to become dominant over amphibians and seed plants over ferns and lycophytes. First diapsid reptiles (e. g. Petrolacosaurus). 280 Ma Earliest beetles, seed plants and conifers diversify while lepidodendrids and sphenopsids decrease. Terrestrial temnospondyl amphibians and pelycosaurs (e. g. Dimetrodon) diversify in species. 275 Ma Therapsid synapsids separate from pelycosaur synapsids. 265 MaGorgonopsians appear in the fossil record. 251.9–251.4 Ma The Permian–Triassic extinction event eliminates over 90 95% of marine species. Terrestrial organisms were not as seriously affected as the marine biota. This "clearing of the slate" may have led to an ensuing diversification, but life on land took 30 million years to completely recover.

Мезозойская эра

От 251,9 млн лет назад до 66 млн лет назад, включая триасовый, юрский и меловой периоды. Дата события250 млн лет назад Начинается мезозойская морская революция: все более адаптированные и разнообразные хищники оказывают давление на сидячие морские организмы; "баланс сил" в океанах резко меняется, поскольку некоторые группы добычи адаптируются быстрее и эффективнее, чем другие. 250 млн лет назад Triadobatrachus massinoti – самая ранняя известная лягушка. Впервые появляются осетровые и лопатоносые (Acipenseridae). 245 млн лет назад Самые ранние ихтиозавры. 240 млн лет назад Увеличение разнообразия цинодонтов и ринозавров. 225 млн лет назад Самые ранние динозавры (прозавроподы), первые кардиоидные двустворчатые, разнообразие цикадовых, беннеттиталеан и хвойных. Первые телеостовые рыбы. Первые млекопитающие (Adelobasileus). 220 млн лет назад Леса, производящие семена, гимноспермы, доминируют на суше; травоядные достигают огромных размеров, чтобы вместить большие кишечники, необходимые для переваривания бедных питательными веществами растений. Первые мухи и черепахи (Odontochelys). Первые динозавры-целофизоиды. Первые млекопитающие произошли от небольших цинодонтов, которые перешли к ночному, насекомоядному и эндотермическому образу жизни. 205 млн лет назад Массовое вымирание триаса/юры. Оно уничтожило всех псевдосухиев, за исключением крокодиломорфов, которые перешли в водную среду обитания, в то время как динозавры захватили сушу, а птерозавры заполнили воздух. 200 млн лет назад Первые подтвержденные свидетельства вирусов, инфицирующих эукариотические клетки (группа Geminiviridae). Однако вирусы до сих пор плохо изучены и могли появиться до самой "жизни" или быть более поздним явлением. Массовые вымирания наземных позвоночных и крупных земноводных. Самые ранние образцы бронированных динозавров. 195 млн лет назад Первые птерозавры со специализированным питанием (Dorygnathus). Первые динозавры-зауроподы. Диверсификация у небольших орнитозавров: гетеродонтозавриды, фаброзавриды и скелидозавриды. 190 млн лет назад Плиозавроиды появляются в летописи окаменелостей. Первые насекомые-лепидоптеры (Archaeolepis), крабы-отшельники, современные морские звезды, нерегулярные морские ежи, двухстворчатые коруга и тубулипоры. Обширное развитие губчатых рифов. 176 млн лет назад – первые стегозавровые динозавры. 170 млн лет назад Самые ранние саламандры, тритоны, криптоклидиды, эласмозавриды, плезиозавры и кладотериевые млекопитающие. Диверсификация зауроподов. 168 млн лет назад. 165 млн лет назад Первые скаты и двустворчатые глицимеридиды. Первые вампирские кальмары. 163 млн лет назад впервые появились птеродактилоидные птерозавры. 161 млн лет назад Кератопсианские динозавры появляются в летописи окаменелостей (Yinlong) и самый старый из известных эутериевых млекопитающих: Juramaia. 160 млн лет назад Многотуберкулярные млекопитающие (род Rugosodon) появились в восточном Китае. 155 млн лет назад Первые кровососущие насекомые (цератопогониды), рудистовые двустворчатые и хейлостомовые бриозои. Археоптерикс, возможный предок птиц, появляется в летописи окаменелостей, наряду с триконодонтами и симметродонтами. Разнообразие стегозавров и тероподов. 131 млн лет назад Первые сосны. 140 млн лет назад Появились пауки-кругопряды. 135 млн лет назад Расцвет покрытосеменных. Некоторые из этих цветущих растений имеют структуры, привлекающие насекомых и других животных для распространения пыльцы; другие покрытосеменные опыляются ветром или водой. Это нововведение вызывает значительный всплеск коэволюции животных. Первые пресноводные черепахи пеломедузиды. Самый ранний криль. 120 млн лет назад Старейшие окаменелости гетероконтов, включая морские диатомовые водоросли и силикофлагелляты. 115 млн лет назад Первые однопроходные млекопитающие. 114 млн лет назад. 112 млн лет назад Xiphactinus, крупная хищная рыба, появляется в летописи окаменелостей. 110 млн лет назад Первые гесперорнитисы, зубастые ныряющие птицы. Самые ранние лимопсиды, вертикордиды и тиасириды. 100 млн лет назад Первые муравьи. 100–95 млн лет назад Спинозавр, самый большой динозавр-теропод, появляется в летописи окаменелостей. 95 млн лет назад Впервые эволюционировали крокодилы. 90 млн лет назад Вымирание ихтиозавров. Самые ранние змеи и двустворчатые нукуланиды. Большая диверсификация покрытосеменных: магнолиды, розиды, гамамелиды, однодольные и имбирные. Самые ранние образцы клещей. Вероятное происхождение плацентарных млекопитающих (самые ранние неоспоримые ископаемые свидетельства – 66 млн лет назад). 86–76 млн лет назад Диверсификация терий. 70 млн лет назад Многотуберкулярные млекопитающие увеличивают свое разнообразие. Первые йолдиды. Первые возможные копытные (Protungulatum). 68–66 млн лет назад Тираннозавр, самый крупный наземный хищник западной Северной Америки, появляется в летописи окаменелостей. Первые виды трицератопса.

From 251.9 Ma to 66 Ma and containing the Triassic, Jurassic and Cretaceous periods. Date Event250 Ma Mesozoic marine revolution begins: increasingly well adapted and diverse predators stress sessile marine groups; the "balance of power" in the oceans shifts dramatically as some groups of prey adapt more rapidly and effectively than others. 250 MaTriadobatrachus massinoti is the earliest known frog. 248 MaSturgeon and paddlefish (Acipenseridae) first appear. 245 Ma Earliest ichthyosaurs 240 Ma Increase in diversity of cynodonts and rhynchosaurs 225 Ma Earliest dinosaurs (prosauropods), first cardiid bivalves, diversity in cycads, bennettitaleans, and conifers. First teleost fishes. First mammals (Adelobasileus). 220 Ma Seed producing Gymnosperm forests dominate the land; herbivores grow to huge sizes to accommodate the large guts necessary to digest the nutrient poor plants. First flies and turtles (Odontochelys). First coelophysoid dinosaurs. First mammals from small sized cynodonts, which transitioned towards a nocturnal, insectivorous, and endothermic lifestyle.205 MaMassive Triassic/Jurassic extinction. It wipes out all pseudosuchians except crocodylomorphs, who transitioned to an aquatic habitat, while dinosaurs took over the land and pterosaurs filled the air. 200 Ma First accepted evidence for viruses infecting eukaryotic cells (the group Geminiviridae). However, viruses are still poorly understood and may have arisen before "life" itself, or may be a more recent phenomenon. Major extinctions in terrestrial vertebrates and large amphibians. Earliest examples of armoured dinosaurs. 195 Ma First pterosaurs with specialized feeding (Dorygnathus). First sauropod dinosaurs. Diversification in small, ornithischian dinosaurs: heterodontosaurids, fabrosaurids, and scelidosaurids. 190 Ma Pliosauroids appear in the fossil record. First lepidopteran insects (Archaeolepis), hermit crabs, modern starfish, irregular echinoids, corbulid bivalves, and tubulipore bryozoans. Extensive development of sponge reefs. 176 Ma First Stegosaurian dinosaurs. 170 Ma Earliest salamanders, newts, cryptoclidids, elasmosaurid plesiosaurs, and cladotherian mammals. Sauropod dinosaurs diversify. 168 Ma First lizards. 165 Ma First rays and glycymeridid bivalves. First vampire squids. 163 Ma Pterodactyloid pterosaurs first appear. 161 Ma Ceratopsian dinosaurs appear in the fossil record (Yinlong) and the oldest known eutherian mammal: Juramaia. 160 Ma Multituberculate mammals (genus Rugosodon) appear in eastern China. 155 Ma First blood sucking insects (ceratopogonids), rudist bivalves, and cheilostome bryozoans. Archaeopteryx, a possible ancestor to the birds, appears in the fossil record, along with triconodontid and symmetrodont mammals. Diversity in stegosaurian and theropod dinosaurs. 131 MaFirst pine trees. 140 MaOrb weaver spiders appear. 135 Ma Rise of the angiosperms. Some of these flowering plants bear structures that attract insects and other animals to spread pollen; other angiosperms are pollinated by wind or water. This innovation causes a major burst of animal coevolution. First freshwater pelomedusid turtles. Earliest krill. 120 Ma Oldest fossils of heterokonts, including both marine diatoms and silicoflagellates. 115 Ma First monotreme mammals. 114 Ma Earliest bees. 112 MaXiphactinus, a large predatory fish, appears in the fossil record. 110 Ma First hesperornithes, toothed diving birds. Earliest limopsid, verticordiid, and thyasirid bivalves. 100 Ma First ants. 100–95 Ma Spinosaurus, the largest theropod dinosaur, appears in the fossil record. 95 MaFirst crocodilians evolve. 90 Ma Extinction of ichthyosaurs. Earliest snakes and nuculanid bivalves. Large diversification in angiosperms: magnoliids, rosids, hamamelidids, monocots, and ginger. Earliest examples of ticks. Probable origins of placental mammals (earliest undisputed fossil evidence is 66 Ma).86–76 MaDiversification of therian mammals. 70 Ma Multituberculate mammals increase in diversity. First yoldiid bivalves. First possible ungulates (Protungulatum). 68–66 Ma Tyrannosaurus, the largest terrestrial predator of western North America, appears in the fossil record. First species of Triceratops.