livets utvikling på Jorden

De første dyrene oppstod først 2000 millioner år etter livets opprinnelse. Da hadde blågrønnbakterier og encellete alger produsert nok oksygen som ble lagret i atmosfæren til at det kunne hentes ut og brukes til oksidativ fosforylering, det vil si den kjemiske energiomsetning som dyr er avhengig av, se celleånding. Både dyr og sopp er avhengig av planter som produserer næringsstoffer med energi fra Solen.

Utviklingen av de forskjellige artene har ikke fulgt en lineær progresjon fra primitive former til mer avanserte. For eksempel skjedde det etter en lang utviklingspause en dramatisk økning i antall nye familier og arter i den kambriske eksplosjon, fra perioden som kalles kambrium (570 millioner år siden). Fossiler fra denne perioden viser at mange dyr hadde utviklet kompliserte kroppsplaner både med og uten benet struktur og beskyttelsesplater. Noen var tydeligvis byttejegere, andre plantespisere. Flere av disse artene representerer evolusjonære blindgater.

Livets utvikling beskrives fortsatt ofte som et tre, eller som en busk med mange forgreninger og parallelle skudd. Noen utviklingsgrener er blitt kuttet på grunn av katastrofale miljøforandringer, mens andre har klart seg og dannet nye forgreninger. Hvis livsbetingelsene endrer seg i ugunstig retning (for eksempel en ny istid), kan enklere livsformer med større overlevelsesevne få sin sjanse, mens de mer spesialiserte arter og familier går til grunne. Utviklingen er altså ikke målrettet i den forstand at enklere arter har utviklet seg til stadig mer kompliserte, med mennesket på toppen. Alle skapninger som lever nå, er hver for seg like «moderne» som mennesket. En nålevende art kan ikke være forgjenger for en annen nålevende art. Mennesket stammer ikke fra apene, men er i slekt med dem. Dersom man følger menneskeapenes og menneskets utviklingshistorie bakover i tid, kommer man til en felles art som ikke lenger eksisterer, og som var utgangspunktet for to separate utviklingsrekker hvorav den ene ledet til det moderne menneske. Forgreningen skjedde for ca. fem millioner år siden.

Tilfeldige miljøkatastrofer har flere ganger i Jordens historie grepet inn på måter som ikke kunne vært forutsett, hver gang med masseutryddelse av store grupper (klader) som resultat. Den største av disse katastrofene fant sted for 245 millioner år siden, kalt perm-trias-utryddelsen, og den hittil siste for 65 millioner år siden, da dinosaurene, som inntil da hadde vært en stor suksess, begynte sin nedgang. (Se kritt-paleogen-utryddelsen.) Årsaken var antagelig nedslag av en asteroide med diameter ca. ti kilometer i den nåværende Mexicogolfen. Andre årsaker til katastrofer kan ha vært voldsomme vulkanutbrudd og jordskjelv.

• Les mer om livets opprinnelse.

Hvordan nye arter kan oppstå ble i prinsippet forklart av Charles Darwin (1809–1882) og Alfred Russel Wallace (1823–1913). En artikkel av Wallace fikk Darwin i 1859, etter mange års studier, til å publisere On the Origin of Species by Means of Natural Selection. Hovedprinsippene i utviklingslæren er følgende:

1. Alle arter produserer et større antall avkom enn det som er nødvendig for å erstatte foreldrene. Selv om populasjonene varierer, gjør de det omkring et gjennomsnittstall som ikke varierer mye. Derfor må de fleste avkommene dø uten selv å ha fått avkom.
2. Innenfor en populasjon vil individenes egenskaper variere. To individer er aldri nøyaktig like. Av denne grunn vil noen ha bedre muligheter til å reprodusere og få avkom enn andre.
3. Noen av variasjonene har genetisk basis; de kan arves av neste generasjon.
4. Hvis de av avkommet som klarer seg avviker noe fra gjennomsnittet, vil hele populasjonen i løpet av flere generasjoner også forandre seg. En slik forandring kan være av en type som gir overlevelsesgevinst. Skadelige forandringer vil ha mindre sjanse til å bli videreført. Genforandringer kan skje som tilfeldige mutasjoner på grunn av radioaktiv stråling. Dette er grunnlaget for det naturlige utvalg.
5. Under forskjellige livsbetingelser eller miljøer (nisjer) vil naturlig utvalg favorisere de egenskaper som gjør det mulig for livsformene å innta og tilpasse seg til nisjebetingelsene.

• Les mer om utviklingslæren.

Hvorfor er det så mange arter på Jorden? I den såkalte allopatriske modellen for utvikling av artsrikdom i det tropiske regnskogbeltet har man tenkt seg at området i perioder er blitt splittet opp i geografisk atskilte regioner. I disse regionene har utviklingen tatt forskjellige retninger, betinget av forskjeller i mutasjonstyper og nisjer. Nye arter med nye trekk og egenskaper er blitt utviklet. Dette tar nødvendigvis lang tid. Populasjonene må være atskilte i hundretusentalls år for at det skal bli tid nok for disse prosessene. Deretter må de atskilte biotopene på nytt komme i kontakt med hverandre, slik at artene inntar et felles habitat.

Andre nødvendige betingelser for denne utviklingsmodellen er at regnskogbeltet har stor utstrekning med plass til mange tre-, plante- og dyrearter, og at det er svært gammelt, minst 60 millioner år. I denne lange tiden har regionen aldri vært fullstendig rasert (for eksempel dekket av is), bare periodisk endret. Når temperaturen faller, blir det mer is på de kjølige breddegrader og mindre nedbør nær ekvator. Tørketiden ved ekvator deler opp regnskogbeltet i skogområder atskilt av savanner og ørkenområder. Det er i slike isolerte biotoper utviklingen kan ta forskjellige retninger. Årsaken til slike klimaendringer kan være de såkalte Milanković-sykluser. Det er periodiske endringer i jordaksens helning og endringer i jordbanens avvik fra en sirkelbane. Dette får konsekvenser for klimaet på jorden. Populært sagt vil disse syklusene holde i gang den artspumpen som er drivkraften i den allopatriske modell for utvikling av artsmangfold. Det er også andre utviklingsmekanismer.

I den sympatriske modellen er det kun en delvis isolasjon av subpopulasjoner, og ikke en fullstendig atskillelse som ligger til grunn for utvikling av nye arter og klasser. Også globale katastrofer kan føre til at nye arter utvikles. Det blir ledig nye biologiske nisjer som utnyttes av de livsformer som har overlevd raseringen av hele økosystemer.

Dette temaet er under rask utvikling, ikke minst på grunn av nye kunnskaper om molekylærbiologi og DNA. Også når det gjelder menneskets utvikling har man fått nye kunnskaper de senere år.

• les mer om art, artsdannelse og artsmangfold.

Det lever i dag 153 forskjellige arter primater på jorden, hvorav mennesket utgjør bare én art. Blant de øvrige primatene er det menneskeapene (sjimpanse, gorilla, orangutang og gibbon) som står oss nærmest, med stor likhet i arvestoffet. Vår kunnskap om menneskefamiliens utviklingshistorie er basert på funn av fossiler. Ny teknikk og nye funn gjør at vi ofte må revurdere vår oppfatning av utviklingshistorien, og vi oppdager stadig nye ledd i utviklingsrekken som mangler.

• Les mer om mennesket og menneskets opprinnelse og utvikling.

Med de menneskelige tidsreferanser kan det være vanskelig å forestille seg så lange tidsspenn som livets utvikling på Jorden. I denne tabellen er Jordens historie komprimert til ett år, og de viktigste begivenhetene er satt inn i denne årskalenderen. Det kanskje mest tankevekkende er at det moderne mennesket (Homo sapiens) først oppstod nyttårsaften, kort før midnatt. I løpet av den korte tiden mennesket har hatt på Jorden, har det på dramatisk vis endret store deler av planetens overflate og de andre skapningenes livsvilkår.

• artsdannelse
• evolusjon
• liv – systematisk inndeling
• livets evolusjonshistorie
• livets opprinnelse
• mennesket
• mennesket – opprinnelse og utvikling
• utviklingslæren