AQUESTA PÀGINA ÉS LA CONTINUACIÓ DE
U.D.5. Origen i evolució de la vida
3. La vida es diversifica: cronologia de l’evolució biològica
3. La vida es diversifica: cronologia de l’evolució biològica
La història de la vida a la Terra ha quedat subdividida en tres* unitats cronològiques d’ordre major o eons, els quals, de més antic a més modern són:
- Arqueà (entre 3 800 milions d’anys i 2 500 milions d’anys)
- Proterozoic (entre 2 500 milions d’anys i 540 milions d’anys)
- Fanerozoic (entre 542 milions d’anys i 0 milions d’anys; l’actualitat).
* En l’escala del temps geològic existeix l’Eó Hadeà. Aquest primer eó comença amb la formació del planeta i del Sistema solar fa 4.600 i acaba fa uns 3800 Ma, donant pas a l’eó Arqueà. En aquest eó no hi ha esdeveniments relacionats amb la biologia, el planeta es va refredant i es va consolidant: és el temps en què es forma la hidrosfera, l’atmosfera i la litosfera. Estudiant l’evolució de la vida, doncs, són d’interès els tres eons, ja que els científics creuen que hi ha hagut vida al nostre planeta gairebé des del començament, des de l’eó Arqueà.
Sovint, els primers eons s’agrupen en una unitat informal anomenada “Precambrià”.
3.1. Precambrià
Es tracta d’una divisió una mica artificial de la història de la Terra. El Precambrià comprèn els materials i processos que han ocorregut des de la formació de la Terra fins a la diversificació biològica que dona pas al Fanerozoic, l’explosió del Càmbric (fa 540 m.a.).
El Precambrià abasta el 89% de la història de la Terra, i encara que les restes que han arribat són escasses per haver estat sotmeses a gran varietat de fenòmens geològics, en aquest temps es van produir esdeveniments importants com, la formació de la Terra, l’aparició de la vida o la formació dels primers continents.
En realitat tenim molt desconeixement sobre el Precambrià, malgrat que representa unes set vuitenes parts de la història de la Terra. El registre fòssil del precambrià és pobre, i els pocs fòssils que s’hi troben (com ara els estromatòlits) tenen una utilitat limitada per la bioestratigrafia.
El Precambrià es divideix en tres eons (tot i que només veurem els dos rellevants per la biologia):
- Eó Hadeà (4.500 a 3.800 m.a.)
- Eó Arqueà (3.800 a 2.500 m.a.)
- Eó Proterozoic (2.500 a 540 m.a.)
3.1.1 Eó Arqueà (3.800 a 2.500 Ma)
L’eó arqueà és una època de la història de la Terra que es va produir fa aproximadament entre 3.800 i 2.500 milions d’anys. El fet més rellevant és l’aparició de la vida sobre la Terra fa 3800 Ma.
Aquest període va ser crucial per al desenvolupament de la vida a la Terra. Es van produir diversos esdeveniments de rellevant importància per a la vida de la Terra:
- Origen de la vida: Durant l’eó arqueà es van donar les condicions necessàries perquè aparegués la vida a la Terra. Les primeres formes de vida van ser cèl·lules senzilles, procariotes, que es van originar a partir de molècules orgàniques simples en l’aigua de la Terra. Els primers éssers vius serien procariotes anaerobis. Aquests procariotes eren heteròtrofs i s’alimentaven de molècules orgàniques dels oceans primitius.
- Origen dels bacteris i dels arqueobacteris: Els arqueobacteris són únics en molts aspectes i es creu que van ser els primers organismes que van viure en condicions extremes, com ara fonts termals, llacunes salades i altres entorns hostils.
- Fotosíntesi: Una de les evolucions biològiques més importants que van succeir durant l’eó arqueà va ser l’aparició de la fotosíntesi.
- Els cianobacteris, que van aparèixer durant l’eó arqueà són importants perquè van ser els primers organismes que van produir oxigen a través de la fotosíntesi. Això va tenir un impacte significatiu en la composició atmosfèrica de la Terra i va permetre l’evolució d’organismes més complexos.
Estromatòlits: Els estromatòlits són estructures de roca que es van formar durant l’eó arqueà a partir de les activitats dels cianobacteris. Aquestes estructures són una prova important de la vida en el passat i són importants per entendre l’evolució de la vida a la Terra.
3.1.2. Eó Proterozoic (2.500 a 540 ma)
El Proterozoic va durar des de fa 2.500 milions d’anys fins a 542, un 45% de la vida de la Terra. El seu nom ve del grec protero-, que dona significat d’anterior o antic, i – zoics, vida.
Fa aproximadament 2.400 milions d’anys els procariotes fotosintètics van provocar l’acumulació d’oxigen que donaria lloc a la Gran Oxidació.
L’oxigen alliberat va oxidar el ferro dissolt als oceans. Això sí, fa entre 2200 i 1800 Ma, es va produir la precipitació de grans quantitats de ferro als oceans originant les Formacions de Ferro Bandejades (BIF, banded iron formations)
Fins i tot es pot constatar, en aquesta mateixa època, un augment significatiu dels nivells d’O2 a l’atmosfera, superior a l’1%. L’atmosfera es farà oxidant i apareixerà una tènue capa d’ozó (O3).
L’aparició d’oxigen a l’atmosfera va provocar que apareguessin els primers organismes procariotes amb respiració aeròbia.
No gaire després, i ja en aquesta atmosfera oxigènica, degueren aparèixer les primeres cèl·lules eucariotes, que són cèl·lules amb un nucli envoltat per una membrana nuclear. Això va permetre als organismes desenvolupar cromosomes més complexos i la possibilitat de realitzar processos cel·lulars més sofisticats. Després de l’aparició de la vida, la segona gran revolució biològica va ser l’aparició dels eucariotes que van sorgir d’una relació simbiòtica en què un bacteri va ser engolit per una altra cèl·lula, potser un arqueobacteri. Avui gairebé totes les formes de vida visibles són el producte d’aquesta increïble associació simbiòtica.
No es coneix amb certesa quan va aparèixer la primera cèl·lula eucariota. La hipòtesi millor acceptada al món de la biologia, ara com ara, és la que explica la història dels progressius canvis des de la cèl·lula procariota a l’eucariota mitjançant una sèrie d’endosimbiosi, per les quals els seus orgànuls addicionals serien descendents de procariotes que van colonitzar el citoplasma d’una cèl·lula “protoeucariota”.
Aquesta teoria, encara que es va originar al segle XIX, va ser replantejada pel biòleg rus K. Mereschkowsky el 1910 i defensada definitivament en tota la seva extensió per la prestigiosa biòloga nord-americana Lynn Margulis el 1967 amb el nom de la Teoria de l’endosimbiosi seriada.
Teoria endosimbiòtica. El primer eucariota es pot haver originat a partir d’un procariota ancestral que havia experimentat una proliferació de membranes i l’establiment de relacions endosimbiòtiques. Font: es.wikipedia.org/wiki.
Tot es basa que els mitocondris –les fàbriques energètiques- i els plastos –els centres de la fotosíntesi i grans magatzems de materials necessaris per al seu metabolisme- de les cèl·lules eucariotes s’assemblen molt a éssers unicel·lulars procariotes. Tots dos orgànuls, diferents del nucli, també contenen la seva pròpia càrrega d’ADN. A més, la seva estructura, l’ARN que generen i les proteïnes i enzims que expressen són més semblants als dels bacteris que als de les cèl·lules eucariotes.
La simbiosi entre aquestes antigues cèl·lules va ser el resultat d’un procés d’aproximacions successives, possiblement conseqüència d’un medi ambient competitiu.
El registre fòssil és tan pobre i imperfecte que fa difícil de saber exactament quan i on es produïren els primers eucariotes. Però les troballes actuals situen l’aparició dels eucariotes fa entre els 1500 i els 1600 milions d’anys. Aquests primers eucariotes seran organismes unicel·lulars heteròtrofs.
Fa 1.400 Ma, es produeix una altra de les grans adquisicions evolutives, la reproducció sexual.
L’origen dels eucariotes va desencadenar una tercera revolució biològica, que va donar lloc a la multicel·lularitat i l’augment de la mida i la complexitat dels organismes.
Fa 1.000 Ma apareixen les primeres algues pluricel·lulars (metafites), vermelles i verdes i no triguen gaire més a aparèixer els primers fongs.
A la fi del Proterozoic, fa uns 670 Ma, l’atmosfera arriba al 7% d’O2 i en aquest ambient apareixen els primers animals pluricel·lulars. Eren organismes marins senzills, de cos pla com esponges, i cnidaris (pòlips i meduses), etc., que van deixar pocs fòssils.
La fauna d’Ediacara: un nou pas evolutiu dona lloc als primers ecosistemes dominats per organismes especialitzats.
La fauna d’Ediacara
L’evolució de la Terra continua amb l’aparició d’organismes pluricel·lulars amb cèl·lules agrupades per funcions. Els pocs fòssils que s’han trobat d’uns 600 Ma d’antiguitat, es coneixen com a fauna d’Ediacara, per descobrir-se en aquesta localitat australiana. La fauna d’Ediacara representa la primera gran explosió de vida a la Terra, formada per invertebrats marins que es van extingir al final del Proterozoic.
Principals esdeveniments del Proterozoic:
- Primeres cèl·lules aeròbies.
- Primeres cèl·lules eucariotes.
- Comença a formar-se la capa d’ozó
- Primers éssers vius pluricel·lulars: algues vermelles i verdes.
- Primeres glaciacions.
- Primers metazous: fauna d’Ediacara.
- Primers fongs.
PRESENTACIÓ RESUM:
3.2. Eó Fanerozoic
S’inicia fa uns 540 Ma i arriba fins als nostres dies. Tot i que només suposa l’11% del temps de la Terra, és quan es configura el planeta tal com el coneixem, amb els continents actuals i la gran varietat de vida existent, que ens inclou a nosaltres mateixos.
L’Eó Fanerozoic es divideix en tres unitats menors o “eres” que, de més antiga a més moderna, s’anomenen:
- Era Paleozoica o Paleozoic (= “vida antiga”). Fa entre 542 milions d’anys i 251 milions d’anys), la qual inclou sis períodes que van des del Cambrià, a la base, fins al Permià, al sostre. Hi sorgiran gairebé totes les formes de vida animal i vegetal i es produirà la conquesta dels continents per part dels éssers vius.
- Era Mesozoica o Mesozoic (= “vida mitjana”). Fa entre 251 milions d’anys i 65,5 milions d’anys, la qual inclou els períodes anomenats Triàsic (entre 251 milions d’anys i 199,6 milions d’anys), Juràssic (entre 199,6 milions d’anys i 145,5 milions d’anys) i Cretaci (entre 145,5 milions d’anys i 65,5 milions d’anys). Els rèptils i les gimnospermes dominen la Terra i sorgeixen les aus i els mamífers als continents actuals.
- Era Cenozoica o Cenozoic (“vida nova”). Fa entre 65,5 milions d’anys i 0 milions d’anys; l’actualitat), la qual inclou els períodes anomenats Paleogen (entre 65,5 milions d’anys i 23,03 milions d’anys) i Neogen (entre 23,03 milions d’anys i 0 milions d’anys; l’actualitat). En el Cenozoic els mamífers i les plantes amb fruits es constitueixen com a grups dominants. Culmina amb l’aparició de l’home.
3.2.1 Paleozoic
El Paleozoic és la primera era de l’eó Fanerozoic i va entre fa 542 Ma i fa 251 Ma.
- El límit inferior el marca l’anomenada “explosió del Cambrià” perquè les roques d’aquesta edat comencen a tenir molts fòssils. Per què? Perquè apareixen invertebrats amb parts dures, que fossilitzen amb major facilitat.
- El límit superior el marca una gran extinció anomenada l’extinció del Permià, l’extinció més massiva de totes, durant la qual van desaparèixer més del 90% de totes les espècies marines i el 70% de les terrestres.
L’era paleozoica està dividida en períodes. Fem un repàs als principals esdeveniments:
Cambrià (fa 541-485 Ma)
L’explosió cambriana, que va començar fa aproximadament 541 milions d’anys, és un dels esdeveniments més importants del Paleozoic. Durant aquest període, es va produir una gran diversificació biològica que va conduir a l’aparició de molts grans grups d’animals que encara existeixen avui. S’han trobat nombrosos fòssils d’organismes multicel·lulars grans.
- Ordovicià (fa 485-443 Ma)
Gran diversificació de la vida marina: aparició de nombrosos grups d’organismes invertebrats (mol·luscs, bivalves, nautiloides, trilobits, braquiòpodes, equinoderms…). Formació de grans esculls de corall (hàbitats clau per organismes marins). Els conodonts foren vertebrats primitius que s’alimentaven de plàncton i que aparegueren a principis de l’Ordovicià. Aparició de les primeres plantes terrestres, molt primitives.
A la fi de l’Ordovicià: important glaciació que va cobrir àrees extenses dels continents. Impacte significatiu en el clima global i en els ecosistemes marins. També es va produir una gran extinció massiva a la fi de l’Ordovicià i inicis del Silurià que va afectar molts grups de fauna marina, un 85 % de tota la fauna.
- Silurià (fa 443-419 Ma)
Aquest període, que va començar fa uns 443 
milions d’anys, es va caracteritzar per la diversificació dels peixos, els primers peixos amb mandíbula i els agnats ostracoderms. Aparició dels primers insectes (centpeus i artroplèurids). Primeres plantes vasculars terrestres: pteridòfits (falgueres)
- Devonià (fa 419-359 Ma)
- Durant aquest període, que va començar fa uns 419 milions d’anys, es va produir una gran diversificació de peixos, coralls i animals marins. Els àgnats amb armadura entren en declini. Les formes de vida importants al mar són els placoderms, sarcopterigis i osteïctis, així com els taurons primitius.Colonització de la terra ferma per part de les plantes i els animals. Primers licòpsids i equisets, aparició de les progimnospermes (primeres plantes amb llavors). Les primeres gimnospermes van aparèixer i formar boscos. L’aparició de les gimnospermes, primeres plantes amb llavor representa un salt important en l’evolució, ja que fins aleshores les plantes es reproduïen per espores. Primers arbres (Archaeopteris). Primers insectes (sense ales). Els insectes i les aranyes van començar a poblar el medi terrestre. Durant aquest període, alguns peixos van desenvolupar potes i van començar a caminar, donant lloc als primers amfibis. També es va produir una gran extinció massiva a la fi del Devonià que va afectar molts grups de fauna marina.
Podria ser un paisatge del Devonià…
- Carbonífer (fa 359-299 Ma)
Així devia ser al Carbonífer
Aquest període, que va començar fa uns 359 milions d’anys i que s’anomena així perquè s’han trobat molts jaciments de carbó que corresponen a aquest període, es va caracteritzar per la formació de grans boscos (origen del carbó). Apareixen els insectes amb ales i prosperen aviat, i alguns d’ells assoleixen grans dimensions. Els amfibis són comuns i diversos. També es van desenvolupar els primers rèptils, com els cotilosaures.
- Carbonífer (fa 359-299 Ma)
-
- Permià (fa 299-252 Ma)
Durant aquest període, que va començar fa uns 299 milions d’anys, es va produir una gran diversificació de rèptils, els sinàpsids (pelicosaures i teràpsids) esdevenen comuns. Les masses continentals s’uneixen per formar Pangea.
Les gimnospermes substitueixen la flora del Carbonífer a mitjans del període. Evolucionen els escarabats i les mosques.
Tanmateix, a la fi del Permià es va produir l’extinció més massiva de la història de la Terra, l’extinció del Permià-Triàsic, que va ser la pitjor en tota la història de la Terra, arribant a exterminar un 95% de la vida. Va suposar la desaparició d’un 81% de les espècies marines] i un 70% de les espècies de vertebrats terrestres. És igualment l’única extinció massiva coneguda d’insectes. Es calcula que desaparegueren un 57% de totes les famílies i un 83% dels gèneres. A causa de l’enorme pèrdua de biodiversitat, la vida a la Terra trigà molt més temps (fins a 10 milions d’anys) a recuperar-se que després d’altres extincions.S’ha descrit aquest esdeveniment com «la mare de totes les extincions massives»
Aquests podrien ser paisatges del Permià
3.2.2. Mesozoic
El Mesozoic és un període del fanerozoic que va començar fa aproximadament 252 milions d’anys i va acabar fa uns 66 milions d’anys.
Triàsic (fa 252-201 Ma)
Durant aquest període, que va començar fa uns 252 milions d’anys, es va produir una gran diversificació dels rèptils. Els arcosaures dominen i es diversifiquen a la terra, incloent-hi moltes formes grans, incloent-hi els primers dinosaures, així com la colonització dels mars pels primers animals marins vertebrats. Els ictiosaures i notosaures són comuns al mar. Els coralls moderns i els peixos teleostis fan la seva aparició.També es van desenvolupar les primeres plantes amb flors. Els cinodonts es tornen més petits i més similars als mamífers. Primers dinosaures, mamífers, pterosaures i cocodrils. Grans amfibis aquàtics. Aparició de molts clades d’insectes moderns (primeres abelles).
Juràssic (fa 201-145 Ma)
Aquest període, que va començar fa uns 201 milions d’anys, es va caracteritzar per l’aparició dels dinosaures més grans i coneguts: sauròpodes (com el Brachiosaurus i Diplodocus i l’Apatosaurus),carnosaures o estegosaures. Als oceans són abundants els ictiosaures i plesiosaures. Els bivalves, els ammonites i els equinoïdeus, les esponges de mar i els braquiòpodes també són molt comuns.
Gran diversitat de gimnospermes (coníferes i ciques) i falgueres. Els mamífers són comuns però petits. Primers ocells i sargantanes. La frontera entre dinosaures aviaris i no aviaris no és clara, però l’arqueòpterix, considerat tradicionalment un dels primers ocells, aparegué fa uns 150 milions d’anys.
Divisió de Pangea en Gondwana i Lauràsia fa 180 milions d’anys.
Cretaci:
Amb una durada d’uns 79 milions d’anys, és el període Fanerozoic més extens, i fins i tot és més llarg que tota l’Era Cenozoica. Durant aquest període, que va començar fa uns 145 milions d’anys, es va produir la diversificació de les aus, incloent-hi els primers ocells moderns. A poc a poc, les aus primitives substitueixen els pterosaures. Diversificació dels dinosaures, incloent-hi els famosos tiranosaures i triceratops, hadrosaures i dinosaures banyuts…també apareixen els cocodrils moderns.
Apareixen les angiospermes, les plantes amb flors i llavors: va significar un avenç important en el procés evolutiu de les plantes amb canvis en els teixits i els òrgans reproductors, i sobretot l’aparició de les flors com a principal innovació. Aparició de les plantes de flor, juntament amb nous tipus d’insecte.
Apareixen peixos teleostis moderns; al mar hi evolucionen els mosasaures i els taurons moderns. Els ammonites, belemnites, rudists, equinoïdeus i esponges marines són comuns.
Apareixen els monotremes, els marsupials i els mamífers placentaris.
També es va produir una gran extinció massiva a la fi del Cretaci: l’extinció del Cretaci-Paleogen (abreujada K-Pg), també coneguda com l’extinció del Cretaci-Terciari (Extinció K-T). Fou una extinció massiva que va fer desaparèixer tres quartes parts de les espècies animals i vegetals de la Terra, incloent-hi tots els dinosaures no aviaris, possiblement degut al canvi climàtic provocat per l’impacte d’un gran meteorit. L’extinció dels dinosaures va obrir pas a l’explosió de la vida del Cenozoic, que va incloure la diversificació de mamífers, aus i altres formes de vida.
Fragmentació de Gondwana.
3.2.3. Cenozoic
L’Era Cenozoica va començar fa uns 66 milions d’anys i continua fins a l’actualitat. Aquesta era es va caracteritzar per l’aparició i la diversificació dels mamífers i les aus, que van omplir els ecosistemes que van quedar lliures després de l’extinció dels dinosaures. La fauna i la flora es van diversificar i van aparèixer moltes espècies noves, com els primats, els carnívors, els herbívors, els éssers humans, entre altres.
Aquesta era es divideix en tres períodes:
- Paleogen: Durant aquest període, que va començar fa uns 66 milions d’anys, es va produir una recuperació de la fauna i la flora després de l’extinció massiva del final del Cretaci. Es van desenvolupar les primeres plantes amb flors i van evolucionar molts grups d’animals, com ara els mamífers, que van experimentar una gran diversificació.
- Neogen: Durant aquest període, que va començar fa uns 23 milions d’anys, es va produir la diversificació dels primats i l’aparició dels primers homínids, els quals es van desenvolupar i van evolucionar fins a l’aparició de l’home modern. També es va produir la diversificació de molts altres grups d’animals, com ara les aus, els rèptils i els mamífers.
- Quaternari: Durant aquest període, que va començar fa uns 2,6 milions d’anys, es van produir molts esdeveniments importants, com ara la glaciació del Pleistocè, que va afectar la fauna i la flora en tot el món. També es van desenvolupar molts grans mamífers, com ara els mamuts i els senglars, i van aparèixer els primers humans moderns. Actualment, el Cenozoic continua, i la fauna i la flora continuen evolucionant.
3.3. Extincions massives
S’han produït cinc extincions massives a la Terra al llarg de la història, les quals han causat una gran pèrdua de diversitat biològica i han afectat l’evolució de la vida al planeta:
- Extincions de l’Ordovicià-Silurià (fa uns 444 milions d’anys): Aquesta extinció va ser causada per una glaciació global que va provocar una disminució del nivell del mar i una reducció de l’oxigen en els oceans. Això va provocar la desaparició del 85% de les espècies marines i va afectar principalment els organismes que vivien a prop de la superfície dels oceans.
- Extinció del Devonià: (fa uns 360 milions d’anys): Segurament causada per canvis climàtics que van provocar una disminució del nivell del mar i una pèrdua de diversitat biològica. Va afectar principalment els organismes marins i es van extingir al voltant del 70% de les espècies. Aquest esdeveniment probablement va durar uns tres milions d’anys.
- Extinció del Permià-Triàsic (fa uns 251 milions d’anys): la catàstrofe més gran que ha conegut la vida a la Terra, coneguda com l’extinció P-T. Va afectar principalment els organismes marins, ja que es van extingir al voltant del 95% de les espècies (el 84% dels gèneres marins, el 53% de les famílies biològiques marines ). Va desaparèixer aproximadament el 70% de les espècies terrestres, incloent-hi plantes, insectes i vertebrats. Va ser causada per una combinació de factors, com ara canvis en el clima i l’activitat volcànica.
- Extinció del Triàsic-Juràsic (fa 210 milions d’anys): va eliminar un 20% de les famílies biològiques marines, s’extingiren diversos grups d’arcosaures, dels quals només en van sobreviure Crocodilia, Dinosauria i Pterosauria. També destaca l’extinció gairebé total dels sinàpsids i els darrers grans amfibis. La causa va ser probablement volcànica.
- Extinció del Cretaci (fa uns 66 milions d’anys): L’anomenada extinció K-T és la més coneguda i va ser deguda a l’impacte d’un meteorit a la zona que avui dia és la península de Yucatán (Mèxic). L’impacte va generar un núvol de pols que va tapar la llum solar i va alterar l’equilibri ecològic. Es van extingir el 75% de les espècies, incloent-hi els dinosaures no aviars i molts altres grups de fauna i flora.
Aquestes extincions massives han afectat profundament la vida a la Terra, i cada vegada ha sigut necessari un llarg període de temps per a la recuperació de la diversitat biològica.
TAULA Resum dels principals esdeveniments biològics de la història de la Terra
