ჟანგბადის გარეშე და მეთანის შემცველი გარემოს პირობებში, დედამიწა თავისი ისტორიის დიდი ნაწილისთვის არ იქნებოდა მისასალმებელი ადგილი ცხოველებისთვის. სიცოცხლის ყველაზე ადრეული ფორმები, რომლებიც ჩვენ ვიცით, იყო მიკროსკოპული ორგანიზმები (მიკრობები), რომლებიც ტოვებდნენ სიგნალებს მათი არსებობის შესახებ დაახლოებით 3,7 მილიარდი წლის ასაკის კლდეებში. სიგნალები შედგებოდა ნახშირბადის მოლეკულისგან, რომელიც წარმოიქმნება ცოცხალი არსებების მიერ.
მიკრობების მტკიცებულება ასევე იყო შემონახული მათ მიერ შექმნილ მყარ სტრუქტურებში („სტრომატოლიტები“), რომლებიც თარიღდება 3,5 მილიარდი წლის წინ. სტრომატოლიტები იქმნება მიკრობების წებოვანი ხალიჩების სახით, რომლებიც იჭერენ და აკავშირებენ ნალექებს ფენებად. მინერალები გროვდება ფენების შიგნით და ქმნის გამძლე სტრუქტურებს მაშინაც კი, როდესაც მიკრობები იღუპებიან. მეცნიერები სწავლობენ დღევანდელ, იშვიათ ცოცხალ სტრომატოლიტის რიფებს, რათა უკეთ გაიგონ დედამიწის ადრეული სიცოცხლის ფორმები.
ჟანგბადის ატმოსფერო
როდესაც ციანობაქტერიები განვითარდა სულ მცირე 2,4 მილიარდი წლის წინ, მათ საფუძველი შეუქმნეს შესანიშნავი ტრანსფორმაციისთვის. ისინი გახდნენ დედამიწის პირველი ფოტოსინთეზატორები, რომლებიც ამზადებდნენ საკვებს წყლისა და მზის ენერგიის გამოყენებით და შედეგად გამოყოფდნენ ჟანგბადს. ამან გამოიწვია ჟანგბადის უეცარი, დრამატული მატება, რამაც გარემო ნაკლებად სტუმართმოყვარე გახადა სხვა მიკრობებისთვის, რომლებიც ვერ იტანენ ჟანგბადს.
ჟანგბადის საწყისი პულსის შემდეგ ის დაბალ დონეზე დასტაბილურდა, სადაც კიდევ რამდენიმე მილიარდი წელი დარჩებოდა. სინამდვილეში, როდესაც ციანობაქტერიები იღუპებოდნენ და წყალში გადადიოდნენ, მათი სხეულების დაშლამ შესაძლოა შეამცირა ჟანგბადის დონე. ასე რომ, ოკეანე ჯერ კიდევ არ იყო შესაფერისი გარემო სიცოცხლის ფორმების უმეტესობისთვის, რომლებსაც საკმარისი ჟანგბადი სჭირდებათ.
მრავალუჯრედული სიცოცხლე
თუმცა, სხვა ინოვაციები ხდებოდა. მიუხედავად იმისა, რომ მათ შეუძლიათ მრავალი ქიმიური ნივთიერების დამუშავება, მიკრობებს არ გააჩნდათ სპეციალიზებული უჯრედები, რომლებიც საჭიროა რთული სხეულებისთვის. ცხოველთა სხეულებს აქვთ სხვადასხვა უჯრედები - კანი, სისხლი, ძვალი - რომლებიც შეიცავს ორგანელებს, რომელთაგან თითოეული ასრულებს თავის დავალებას. მიკრობები მხოლოდ ცალკეული უჯრედებია, რომელთაც არ აქვთ ორგანელები და ბირთვები მათი დნმ-ის შესაფუთად.
რაღაც რევოლუციური მოხდა, როდესაც მიკრობებმა დაიწყეს ცხოვრება სხვა მიკრობების შიგნით და ფუნქციონირებდნენ როგორც ორგანელებს მათთვის. მიტოქონდრია, ორგანელები, რომლებიც ამუშავებენ საკვებს ენერგიად, წარმოიშვა ამ ურთიერთსასარგებლო ურთიერთობებიდან. ასევე, პირველად დნმ ბირთვებში შეფუთული გახდა. ახალი რთული უჯრედები ("ევკარიოტული უჯრედები") ამაყობდა სპეციალიზებული ნაწილებით, რომლებიც ასრულებდნენ სპეციალიზებულ როლებს, რომლებიც მხარს უჭერდნენ მთელ უჯრედს.
უჯრედებმაც დაიწყეს ერთად ცხოვრება, ალბათ იმიტომ, რომ გარკვეული სარგებლის მიღება შეიძლებოდა. უჯრედების ჯგუფებს შეუძლიათ უფრო ეფექტურად იკვებონ ან მოიპოვონ დაცვა უბრალოდ უფრო დიდისგან. კოლექტიური ცხოვრება, უჯრედებმა დაიწყეს ჯგუფის საჭიროებების მხარდაჭერა თითოეული უჯრედის მიერ, რომელიც აკეთებდა კონკრეტულ სამუშაოს. ზოგიერთ უჯრედს დაევალა შეერთება გაეკეთებინათ ჯგუფის შესანარჩუნებლად, ხოლო სხვა უჯრედები ქმნიდნენ საჭმლის მომნელებელ ფერმენტებს, რომლებსაც შეეძლოთ საკვების დაშლა.
პირველი ცხოველები
სპეციალიზებული, თანამშრომლობითი უჯრედების ეს მტევანი საბოლოოდ გახდა პირველი ცხოველები, რომლებიც დნმ-ის მტკიცებულებებით 800 მილიონი წლის წინ განვითარდა. სპონგები ყველაზე ადრეულ ცხოველებს შორის იყო. მიუხედავად იმისა, რომ ღრუბლების ქიმიური ნაერთები შემორჩენილია 700 მილიონი წლის კლდეებში, მოლეკულური მტკიცებულებები მიუთითებს ღრუბლების უფრო ადრე განვითარებაზე.
ოკეანეში ჟანგბადის დონე ჯერ კიდევ დაბალი იყო დღევანდელთან შედარებით, მაგრამ ღრუბლებს შეუძლიათ მოითმინონ დაბალი ჟანგბადის პირობები. მიუხედავად იმისა, რომ სხვა ცხოველების მსგავსად, მათ ესაჭიროებათ ჟანგბადი მეტაბოლიზმისთვის, მათ ბევრი არ სჭირდებათ, რადგან ისინი არ არიან ძალიან აქტიურები. ისინი იკვებებიან უძრავად ჯდომისას, წყლისგან საკვების ნაწილაკების ამოღებით, რომელიც მათ სხეულში ტუმბოს სპეციალიზებული უჯრედებით.
ღრუბლის სხეულის მარტივი გეგმა შედგება უჯრედების ფენებისგან წყლით სავსე ღრუების გარშემო, რომლებიც მხარს უჭერენ მძიმე ჩონჩხის ნაწილებს. უფრო რთული და მრავალფეროვანი სხეულის გეგმების ევოლუცია საბოლოოდ გამოიწვევს ცხოველთა ცალკეულ ჯგუფებს.
ცხოველის სხეულის გეგმის შეკრების ინსტრუქციები მის გენებშია. ზოგიერთი გენი მოქმედებს როგორც ორკესტრის დირიჟორები, რომლებიც აკონტროლებენ მრავალი სხვა გენის გამოხატვას კონკრეტულ ადგილებში და დროს, კომპონენტების სწორად შეკრების მიზნით. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი დაუყოვნებლივ არ გათამაშდა, არსებობს მტკიცებულება, რომ რთული სხეულების ინსტრუქციების ნაწილები ადრეულ ცხოველებშიც კი არსებობდა.
მათი მყარი ჩონჩხის წყალობით, ღრუბლები გახდნენ დედამიწაზე რიფის პირველი მშენებლები. მეცნიერები, როგორიცაა სმიტსონიანის დოქტორი კლაუს რუცლერი, მუშაობენ გვესმის დღეს დედამიწაზე მცხოვრები ათასობით ღრუბლის სახეობის ევოლუცია.
Ediacaran Biota
დაახლოებით 580 მილიონი წლის წინ (ედიაკარანის პერიოდი) იყო სხვა ორგანიზმების გამრავლება, გარდა ღრუბლებისა. ზღვის ფსკერზე ეს მრავალფეროვანი არსებები - ფრჩხილების, ლენტებისა და საბნების მსგავსი სხეულებით - ღრუბლების გვერდით ცხოვრობდნენ 80 მილიონი წლის განმავლობაში. მათი ნამარხი მტკიცებულებები გვხვდება დანალექ ქანებში მთელს მსოფლიოში.
თუმცა, ედიკარანის ცხოველების უმეტესობის სხეულის გეგმები არ ჰგავდა თანამედროვე ჯგუფებს. სმიტსონიანის დოქტორმა დუგლას ერვინმა, შედარებითი განვითარების მტკიცებულებების გამოყენებით, გამოიკვლია, იყო თუ არა რომელიმე გაქვავებული ედიაკარანის ცხოველი დაკავშირებული თანამედროვე ცხოველებთან.
Ediacaran-ის დასასრულისთვის ჟანგბადის დონე გაიზარდა და მიუახლოვდა საკმარის დონეს ჟანგბადზე დაფუძნებული სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. ადრეულმა ღრუბლებმა შესაძლოა ხელი შეუწყო ჟანგბადის გაძლიერებას ბაქტერიების ჭამით, მათი დაშლის პროცესიდან მოცილებით. ორგანიზმის კვალი, სახელად Dickinsonia costata, ვარაუდობს, რომ ის შესაძლოა გადაადგილებულიყო ზღვის ფსკერზე, სავარაუდოდ მიკრობების ხალიჩებზე ქეიფობდა.
კამბრიული აფეთქება
კამბრიული პერიოდი (541-485 მილიონი წლის წინ) იყო სიცოცხლის ახალი ფორმების ველური აფეთქების მოწმე. ცხოვრების ახალ წესთან ერთად მოვიდა სხეულის მძიმე ნაწილები, როგორიცაა ჭურვები და ეკლები. სხეულის მძიმე ნაწილები ცხოველებს საშუალებას აძლევდა უფრო მკვეთრად შეემუშავებინათ თავიანთი გარემო, როგორიცაა ბურუსების თხრა. ასევე მოხდა ცვლა უფრო აქტიური ცხოველებისკენ, განსაზღვრული თავებითა და კუდებით მიმართული მოძრაობისთვის მტაცებლის დასადევნებლად. კარგად დაჯავშნული ცხოველების აქტიურმა კვებამ, როგორიცაა ტრილობიტები, შესაძლოა კიდევ უფრო გააფუჭა ზღვის ფსკერი, რომელზედაც ცხოვრობდნენ რბილი ედიაკარანის არსებები.
კვების უნიკალური სტილები ანაწილებდა გარემოს, ქმნიდა ადგილს ცხოვრების უფრო დივერსიფიკაციისთვის. 1909 წელს სმიტსონიანის მეოთხე მდივანმა ჩარლზ დულიტ უოლკოტმა აღმოაჩინა ბურგესის ფიქლის ნამარხები, რომლებმაც გამოავლინეს კამბრიული ცხოვრების უპრეცედენტო ბიომრავალფეროვნება. სანამ ვაპტია ასუფთავებდა ოკეანის ფსკერს, პრიაპულიდური ჭიები იჭრებოდა ნალექში, ვივაქსია მიმაგრებული იყო ღრუბლებზე და ანომალოკარისი ცურავდა ზემოთ.
ამ უცნაური გარეგნობის ორგანიზმებიდან ბევრი იყო ევოლუციური ექსპერიმენტი, როგორიცაა 5-თვალიანი ოპაბინია. თუმცა, ზოგიერთი ჯგუფი, როგორიცაა ტრილობიტები, აყვავდნენ და დომინირებდნენ დედამიწაზე ასობით მილიონი წლის განმავლობაში, მაგრამ საბოლოოდ გადაშენდნენ. ასევე შემცირდა სტრომატოლიტის რიფის შემქმნელი ბაქტერიები და წარმოიქმნა რიფები, რომლებიც შექმნილია ორგანიზმების მიერ, რომელსაც ბრაქიოპოდს უწოდებენ, რადგან დედამიწაზე პირობები იცვლებოდა. დღევანდელი დომინანტური რიფების მშენებლები, მყარი მარჯნები, გაჩნდნენ მხოლოდ რამდენიმე ასეული მილიონი წლის შემდეგ.