livets uppkomst

Livets uppkomst

Från BB till den ständiga kampen för överlevnad

Universum

• Universum började att expandera för ca 13.7 miljarder år sen.

• Densiteten och temperaturen var enorm, då all energi fanns samlad på en plats.

• När utvidgningen startade var det varmt och ljust, men mycket fort började temperaturen att sjunka.

Big bang

• När utvidgningen startade var det varmt och ljust, men mycket fort började temperaturen att sjunka.

• Kvarkarna kunde börja attraheras av varandra och bilda protoner & neutroner. Elektroner och fotoner existerade redan.

Big bang

• När utvidgningen startade var det varmt och ljust, men mycket fort började temperaturen att sjunka.

• Kvarkarna kunde börja attraheras av varandra och bilda protoner & neutroner. Elektroner och fotoner existerade redan.

• Efter 100 sekunder var det 1 000 000 0C varmt.

Big bang

• Neutroner och protoner kunde då slås samman till Heliumkärnor.

• Neutroner och protoner kunde då slås samman till Heliumkärnor.

• Efter 100 000 år var universum några grader varmt och då kunde inte elektroner och protoner längre stå emot den elektriska attraktionen mellan positiv och negativ laddning.

• Neutroner och protoner kunde då slås samman till Heliumkärnor.

• Efter 100 000 år var universum några grader varmt och då kunde inte elektroner och protoner längre stå emot den elektriska attraktionen mellan positiv och negativ laddning.

• Detta gav upphov till de första Väteatomerna.

• Strålningen som frigavs från gasen efter Big Bang bildade den så kallade ”Kosmiska bakgrundstrålningen”.

Galaxer bildas• På de ställen där gasen samlades

lite tätare kunde gravitationskraften bidra till att gasen bildade lokala gasmoln.

Galaxer bildas• På de ställen där gasen samlades

lite tätare kunde gravitationskraften bidra till att gasen bildade lokala gasmoln.

• 10 000 000 år efter big bang började de första att bildas.

Galaxer bildas• På de ställen där gasen samlades

lite tätare kunde gravitationskraften bidra till att gasen bildade lokala gasmoln.

• 10 000 000 år efter big bang började de första att bildas.

• Vår galax, Vintergatan, är ca 10 miljarder år gammal och innehåller minst 100 miljarder stjärnor.

Galaxer bildas• På de ställen där gasen samlades lite

tätare kunde gravitationskraften bidra till att gasen bildade lokala gasmoln.

• 10 000 000 år efter big bang började de första att bildas.

• Vår galax, Vintergatan, är ca 10 miljarder år gammal och innehåller minst 100 miljarder stjärnor.

• Universum har minst lika många galaxer som vintergatan har stjärnor.

Stjärnor

• Ett mörkt gasmoln kan ombildas till en stjärna.

Stjärnor

• Ett mörkt gasmoln kan ombildas till en stjärna.

• Atomernas potentiella energi kan omvandlas till rörelseenergi, av den värmen som uppstår kan molnet börja lysa svagt.

Stjärnor

• Ett mörkt gasmoln kan ombildas till en stjärna.

• Atomernas potentiella energi kan omvandlas till rörelseenergi, av den värmen som uppstår kan molnet börja lysa svagt.

• När temperaturen stiger till flera miljoner grader kan protoner slås ihop och bilda helium (fusion).

Stjärnor

• Ett mörkt gasmoln kan ombildas till en stjärna.

• Atomernas potentiella energi kan omvandlas till rörelseenergi, av den värmen som uppstår kan molnet börja lysa svagt.

• När temperaturen stiger till flera miljoner grader kan protoner slås ihop och bilda helium (fusion).

• Molnet börjar då att glöda och en stjärna har bildats.

En stjärnas födsel

• Spridd gas och stoft(Främst vätgas)

• Lägesenergi hos atomerna

En stjärnas födsel

• Spridd gas och stoft(Främst vätgas)

• Moln (mörkt)

• Lägesenergi hos atomerna

• Rörelseenergi (tar flera miljoner år)

En stjärnas födsel

• Spridd gas och stoft(Främst vätgas)

• Moln (mörkt) • Protostjärna

(lyser svagt)

• Lägesenergi hos atomerna

• Rörelseenergi (tar flera miljoner år)

• Kärnreaktioner startar (kärnenergi frigörs)

En stjärnas födsel

• Spridd gas och stoft(Främst vätgas)

• Moln (mörkt) • Protostjärna

(lyser svagt) • Glödande gasmoln

• Lägesenergi hos atomerna

• Rörelseenergi (tar flera miljoner år)

• Kärnreaktioner startar (kärnenergi frigörs)

• Strålningsenergi och värme

Stjärnor förändras

• När en stjärna har förbrukat sitt förråd av väte så börjar den att omvandla helium till kol och syre, samt syre till magnesium.

Stjärnor förändras

• När en stjärna har förbrukat sitt förråd av väte så börjar den att omvandla helium till kol och syre, samt syre till magnesium.

• När allt kärnmaterial är slut blir stjärnan instabil och faller sönder samt krymper och svalnar.

Supernovor• Då en riktigt stor och tung stjärna

håller på att slockna omvandlas den först till en superjätte.

Supernovor• Då en riktigt stor och tung stjärna

håller på att slockna omvandlas den först till en superjätte.

• I dess inre bildas tunga ämnen som: Mg, Ki, Fe och Ni. Tyngre ämnen än så kan inte bildas genom kärnsammanslagning.

Supernovor• Då en riktigt stor och tung stjärna håller

på att slockna omvandlas den först till en superjätte.

• I dess inre bildas tunga ämnen som: Mg, Ki, Fe och Ni. Tyngre ämnen än så kan inte bildas genom kärnsammanslagning.

• När kärnförrådet har tagit slut så dras stjärnans inre ihop sig och kollapsar i form av en supernova explosion.

Supernova explosion• I någon vecka lyser den extra

starkt och kastar ut stora mängder materia i universum.

Supernova explosion• I någon vecka lyser den extra

starkt och kastar ut stora mängder materia i universum.

• Det är nu de tyngsta ämnena som uran kan bildas av det stora energimängd som frigörs.

Supernova explosion• I någon vecka lyser den extra

starkt och kastar ut stora mängder materia i universum.

• Det är nu de tyngsta ämnena som uran kan bildas av det stora energimängd som frigörs.

• Det utspridda materialet bildar med tiden nya stjärnor.

Supernova explosion• I någon vecka lyser den extra starkt och

kastar ut stora mängder materia i universum.

• Det är nu de tyngsta ämnena som uran kan bildas av det stora energimängd som frigörs.

• Det utspridda materialet bildar med tiden nya stjärnor.

• En genomsnittlig järnatom i en människokropp har genomgått 4 supernova explosioner.

Jordens bildning

• Bildades för ca 4,6 miljarder år sen.

• Bildades av stoff som blev över då solen skapades.

Jordens atmosfär• Jorden var ursprungligen mycket

het och saknade atmosfär.• Med tiden svalnade jordskorpan

och gaser läckte ut från jordens inre.

Jordens atmosfär• Jorden var ursprungligen mycket

het och saknade atmosfär.• Med tiden svalnade jordskorpan

och gaser läckte ut från jordens inre.

• Denna tidiga atmosfär bestod av Kväve, Koldioxid och Vattenånga.

• Syre och ozonlager saknades helt.

Liv uppstår

• Trotts dessa bistra förhållanden kunde liv uppstå.

Liv uppstår

• Trotts dessa bistra förhållanden kunde liv uppstå.

• Det bestod av bakterier som kunde nyttja svavelväte för att utvinna energi.

Liv uppstår

• Trotts dessa bistra förhållanden kunde liv uppstå.

• Det bestod av bakterier som kunde nyttja svavelväte för att utvinna energi.

• För ca 3,6 miljarder år sen uppstod cyanobakterier som hade klorofyll och kunde utnyttja solljus och samtidigt bilda syrgas.

Fotosyntesen• Då fotosyntesen uppstod tillfördes

ännu mera syrgas till atmosfären och de liv som inte tålde syrgas dog ut eller tvingades till syrefria områden.

Fotosyntesen• Då fotosyntesen uppstod tillfördes

ännu mera syrgas till atmosfären och de liv som inte tålde syrgas dog ut eller tvingades till syrefria områden.

• Tack vare syrgasen (O2) kunde ozonlagret (O3) bildas.

Fotosyntesen• Då fotosyntesen uppstod tillfördes ännu

mera syrgas till atmosfären och de liv som inte tålde syrgas dog ut eller tvingades till syrefria områden.

• Tack vare syrgasen (O2) kunde ozonlagret (O3) bildas.

• Detta medförde att liv på land blev möjligt och de första växterna som kom upp gjorde det för ca 470 miljoner år sen.

Förutsättningar för liv

• Temperatur- Vi är på ett lagom avstånd från solen för att vatten ska finnas i alla former.

Förutsättningar för liv

• Vatten- Spelar en avgörande roll för livets utveckling. Är det för torrt kan inte de kemiska reaktionerna ske, vi människor består till 70% av vatten. På jorden är temperaturen tillräcklig för att hålla vatten i flytande form och gravitationen är tillräcklig för att hålla vattenångan kvar.

• Kol- I allt levande på jorden hittar man kol. Tillgången beror främst på att det finns koldioxid i atmosfären. Detta binds upp i biomassa genom fotosyntesen och vid förbränning återgår det som koldioxid till luften.

• Syre- Alla djur behöver syre för att förbränna sin föda. Luften innehåller ca 21% syrgas, på andra planeter finns det knappt alls.

Vad är liv?

• För att något ska räknas som levande krävs det att de har förmåga till ämnesomsättning, självreglering och fortplantning.

Vad är liv?

• Det levande indelas i 5 stycken riken: – Bakterier– Protister– Svampar– Växter – Djur

Kampen för överlevnad

• Alla organismer har en reproduktiv förmåga att få fler avkommor än vad som kommer att överleva.

Kampen för överlevnad

• Alla organismer har en reproduktiv förmåga att få fler avkommor än vad som kommer att överleva.

• Alla levande organismer strävar efter att få energi och använda den på ett effektivt sätt.

Kampen för överlevnad

• Alla organismer har en reproduktiv förmåga att få fler avkommor än vad som kommer att överleva.

• Alla levande organismer strävar efter att få energi och använda den på ett effektivt sätt.

• De som är bäst på att tillgodogöra sig och använda energin är de som kommer att överleva.

• Genom att använda sig av olika strategier kan växter och djur leva på olika sätt för att öka sina chanser att överleva:

• Konkurrens• Spridningsförmåga (längd &

snabbhet)• Storlek• Konsument eller producent• Rovdjur eller växtätare• Parasit eller nedbrytare

Evolutionsteorin

• De aminosyror som bildades för 3,5 miljarder år sen har utvecklats oerhört mycket sedan dess.

Evolutionsteorin

• De aminosyror som bildades för 3,5 miljarder år sen har utvecklats oerhört mycket sedan dess.

• Allt liv består av aminosyror och det är dessa som utgör våra gener och DNA och det finns i stort sett oändligt med varianter av gener som några få aminosyror kan bygga upp.

Evolution – Gener & DNA• I alla levande organismer byggs

protein upp av ca 20 aminosyror. Då dessa byggs i en viss ordning bildas ett visst protein. I en människocell finns det över 10 000 olika protein.

Evolution – Gener & DNA• I alla levande organismer byggs

protein upp av ca 20 aminosyror. Då dessa byggs i en viss ordning bildas ett visst protein. I en människocell finns det över 10 000 olika protein.

• Gener är ett område i vårt DNA som anger vilken typ av protein som ska bildas.

Evolution – Gener & DNA• I alla levande organismer byggs protein

upp av ca 20 aminosyror. Då dessa byggs i en viss ordning bildas ett visst protein. I en människocell finns det över 10 000 olika protein.

• Gener är ett område i vårt DNA som anger vilken typ av protein som ska bildas.

• Protein bestämmer sedan hur vi kommer att se ut eller fungera t ex ögonfärg, immunförsvar, kroppslängd mm

Kromosomer

• Generna finns samlade i vårt DNA i olika kromosomer.

Kromosomer

• Generna finns samlade i vårt DNA i olika kromosomer.

• Vi har 23 par kromosomer, totalt 46 stycken. Detta innebär att vi har två varianter av varje gen.

Kromosomer

• Generna finns samlade i vårt DNA i olika kromosomer.

• Vi har 23 par kromosomer, totalt 46 stycken. Detta innebär att vi har två varianter av varje gen.

• Hälften av våra gener har vi ärvt från vardera förälder, men ofta är det bara den ena av de två generna som bestämmer vilket anlage det blir.

Kromosompar kan liknas vi två bokhyllor med olika områden där

bestämda gener finns.

• Varje gen kan ses som en bok med information om vilket protein som ska bildas av vissa aminosyror.

• Varje gen kan ses som en bok med information om vilket protein som ska bildas av vissa aminosyror.

• Vi har alltid två böcker för samma protein men de kan ha olika författare och därmed lite olika innehåll.

• Varje gen kan ses som en bok med information om vilket protein som ska bildas av vissa aminosyror.

• Vi har alltid två böcker för samma protein men de kan ha olika författare och därmed lite olika innehåll.

• Därför kan du ha pappas humör, mammas öron och farfars näsa…

Den moderna evolutionsteorin

• 1858 lade Charles Darwin fram teorin om evolution genom naturligt urval.

• Detta är grunden till den syn vi har på evolution idag.

Den moderna evolutionsteorin

• Det finns 3 stöttestenar i modern evolutionsbiologi:– Variation – Ärftlighet– Selektion

Variation• Alla individer i en population har

viss variation av sina anlag men är i stort sett lika varandra, men alla är ändå unika.

• Här spelar genotyp (vilka gener individen har) och fenotyp (hur generna gör att individen ser ut) stor roll.

Ny variation• Ny variation uppstår då mutationer

inträffar. En mutation är en förändring av DNA som beror på olika slags störningar, t ex radioaktiv strålning eller starkt solljus.

Ny variation• Ny variation uppstår då mutationer

inträffar. En mutation är en förändring av DNA som beror på olika slags störningar, t ex radioaktiv strålning eller starkt solljus.

• Förändringen är ofta neutral för individen, dvs. att den har ingen påverkan för hur väl individen kommer att överleva.

Ny variation• Ny variation uppstår då mutationer

inträffar. En mutation är en förändring av DNA som beror på olika slags störningar, t ex radioaktiv strålning eller starkt solljus.

• Förändringen är ofta neutral för individen, dvs. att den har ingen påverkan för hur väl individen kommer att överleva.

• Mindre ofta är den skadlig eller rent av dödlig för individen, ofta föds den död eller steril.

• Sällan är förändringen till nytta för individen men om den är det och det passar med den miljö som individen lever i kan anlaget vara till nytta och kommer att spridas vidare till nästa generation.

• Detta med att spridas till nästa generation leder oss till 2:a grundpelaren: ärftlighet

Ärftlighet

• För att evolutionära förändringar ska kunna ske så måste egenskaperna vara ärftliga.

• Att ett djur tappar ett ben medför inte att dess ungar kommer att födas utan det benet. Lika lite som att en bodybuilders barn skulle födas med massor av muskler.

Ärftlighet

• Avkomman kommer att likna sina föräldrar som ett resultat av att de har delvis samma gener som kommer till uttryck.

• Vilka gener som kommer till uttryck avgörs av genens egenskaper. Gener kan uppträda som dominans, recessivt eller co- dominans.

Dominanta anlag

• Dominanta gener bestämmer över den andra genen hur fenotypen kommer att se ut. T ex genen för brun ögonfärg bestämmer över genen för blå ögonfärg om en individ har båda generna.

Dominanta anlag

• Individen har genotypen (genuppsättning) brun & blå, men fenotypen (hur den ser ut) är brun. Så man kan inte titta på individen och se att anlag för blå ögonfärg finns.

Recessiva anlag• Anlag som är av en recessiv

karaktär kommer inte till uttryck så länge det finns en dominant gen för samma anlag. Ska man få blå ögonfärg så måste båda generna för ögonfärg vara genen för blått.

Co- dominans

• Det är långt ifrån alla gener som är dominanta eller recessiva, många gener samarbetar för att gemensamt avgöra hur ett anlag kommer att se ut.

• Det blir en typ av blandning mellan de olika generna. T ex anlag för röd och vit blomma kan tillsammans ge rosa blommor.

Miljöpåverkan

• Den yttre miljön påverkar vilken genomslagskraft generna får.

• Detta leder till en koppling mellan genotyp och fenotyp.

• En viss gen för ett anlag är inte determistisk, utan beror på den yttre miljön.

Anpassning

• Den 3:e pelaren är anpassning, eller selektion genom naturligt urval.

Anpassning

• Djurs beteenden får stort utslag. Hur de gör när de vill para sig, vad de äter och vars de lever är exempel på beteenden som gör att arter kan utvecklas på olika sätt.

Anpassning

• De som är bäst lämpade att klara sig i en viss miljö, vid en viss tid med vissa gener är de som har störst chans att överleva.

Selektion

• Den naturliga selektionen kan också ange en riktning för hur arten kommer att utvecklas, detta kan lätt åskådliggöras inom hundavel.

Selektion

• Riktad selektion – En viss utveckling ger ökad fitness. Tuffare vakthundar.

Selektion

• Intermediär selektion – Mitten alternativet ger bäst fitness. En familjehund som inte är för rädd eller för aggressiv.

Selektion

• Konvergent selektion – Mitten alternativet ger den sämsta fitness. En vakthund som varken är rädd och skäller eller aggressiv och anfaller.

Bevis för evolution

• Djuravel och växtförädling är kanske de mest påtagliga bevisen för evolution.

Bevis för evolution

• Även Darwin använde detta som argument och menade att om människan kan så måste väl också Gud och Moder natur kunna göra det.

Bevis för evolutionenligt modern forskning

• Fossil – Forskare har hittat övergångsformer och länkar mellan olika djurgrupper. Exempelvis fyrfotafisken och urfågeln.

Bevis för evolutionenligt modern forskning

• Jämförande anatomi – Vissa delar av t ex skelett hos olika djurgrupper har ett gemensamt ursprung, men med tiden olika användningsområden.

Bevis för evolutionenligt modern forskning

• Embryologi – Olika djurarter är mycket olika som vuxna men på embryo stadium är de slående lika och genomgår samma utvecklingsstadier.

Bevis för evolutionenligt modern forskning

• Biokemi – Jämförelse av DNA i mitokondrier kan avslöja släktskap. Om man känner till med vilket intervall mutationer sker i Cytokrom C som alla organismer har i andningskedjan kan man få en uppfattning om när arter skiljdes åt.