livets utvikling på Jorden

Antallet forskjellige arter på Jorden i vår tid er ikke kjent. Det kan være så mange som 30 millioner, eller flere. Forskere som klassifiserer arter kalles taksonomer. De har et krevende arbeid fordi det i mange tilfeller er vanskelig å avgjøre om det er en ny art man står overfor. De forskjellige livsformer er ikke jevnt fordelt utover planeten. Man regner med at det finnes ca. 20 såkalte «hotspots» som er særlig artsrike regioner.

På grunn av menneskelig virksomhet utryddes det nå kanskje én art hver eneste dag; noen mener én hver time. Samtidig oppdages det stadig nye livsformer. De senere år er det for eksempel oppdaget artsrike områder i de store havdyp utenfor Antarktis, (under Larsen ice shelf). Isen brytes opp på grunn av oppvarming, og havdypet blir tilgjengelig for undervannsekspedisjoner.

Organismene som lever nå er svært forskjellige. De omfatter blant annet alle bakterier, alger, nematoder, albatrosser, tubeormen Riftia, flaggermus, brølaper, blekkspruter, bromeliaplanter, fytoplankton, torsk, neshornpadde, biller, slimsopp, for å nevne noen få. Det kan i første omgang virke usannsynlig at arter med så ulike utseender og leveforhold kan være i slekt med hverandre.

De som mener at alle Jordens arter er skapt hver for seg, nøyaktig slik de finnes i dag, kalles kreasjonister. Teorien kalles kreasjonisme. Denne teorien har få tilhengere, og motsies av mange tungtveiende observasjoner, ikke minst undersøkelser av fossiler. Den rådende oppfatning er at alt liv på Jorden er resultatet av en utvikling over svært lang tid, med en felles opprinnelse. De første livsformer kan ha liknet de kjemotrofe, anaerobe, termofile bakterier som finnes på havdypet der det sendes ut varmt, svovelholdig vann fra jordens indre. Grunnen til at man har festet seg ved disse bakteriene er at de kan leve under forhold som likner situasjonen på Jorden da livet oppstod, for ca. 3,8 milliarder år siden. De har fått fellesnavnet erkebakterier.

Det er to hovedmåter å studere livsformene på. Den vanligste inntil ganske nylig, var basert på ytre likhetstrekk. Den andre måten gjør bruk av molekylærbiologiske metoder, som for eksempel studier av forskjeller i DNA-sekvenser. Utviklingsstudier basert på molekylærbiologi har gitt oss mange og til dels overraskende funn om livsformenes slektskapsforhold.

I nesten to milliarder år, nær halvparten av livets historie på kloden, fantes det bare bakterier. Bakterier har ikke cellekjerner. Arvestoffet flyter omkring i cellen. På gresk heter kjerne karyon. Derfor kalles celler uten cellekjerne prokaryoter, «før-kjerne-organismer». Celler med cellekjerne kalles eukaryoter, det vil si de som har sann kjerne. Det var slike celler som gjorde mulig dannelse av flercellete organismer med spesialiserte organer.

Med denne informasjon som grunnlag kan livet sies å bestå av tre domener: 1) Bakterier Eubacteria, 2) erkebakterier, Archea og 3) eukaryoter, Eukarya, som omfatter mange encellete og flercellete organismer, blant annet dyr, planter og sopp.

De første dyr oppstod først 2000 millioner år etter livets opprinnelse. Da hadde blågrønnbakterier og encellete alger produsert nok oksygen til oksidativ fosforylering, det vil si den kjemiske energiomsetning som dyr er avhengig av. Både dyr og sopp er avhengig av planter som produserer næringsstoffer med energi fra Solen.

Utviklingen av de forskjellige arter har ikke fulgt en lineær progresjon fra primitive former til mer avanserte, med mennesket på toppen. For eksempel skjedde det etter en lang utviklingspause en dramatisk økning i antall nye familier og arter i den 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 avanserte 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 av skaperverket. 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 phylae (se taksonomi) som resultat. Den største av slike katastrofer fant sted for 245 millioner år siden, på slutten av permtiden, og den hittil siste for 65 millioner år siden, da dinosaurene, som inntil da hadde vært en stor suksess, begynte sin nedgang. Årsaken kan ha vært nedslag av en asteroide med diameter ca. ti kilometer i den nåværende Mexicogolfen. Andre årsaker til katastrofer kan ha vært voldsomme vulkanutbrudd og jordskjelv.

Hvordan nye arter kan oppstå ble i prinsippet forklart av Charles Darwin (1809–82) 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. Ikke to individer er 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. Se også 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-sykler (etter Milutin Milanković (1879–1958) som utførte beregningene i årene 1911–30). 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 syklene 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.

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 ved 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. Det er derfor ikke ett «missing link», men mange.

De eldste menneskeapene oppsto for ca. 30 millioner år siden, og det utviklet seg flere former, både i Afrika, Asia og i Europa. Vi mener at utviklingen av menneskefamilien – Hominidae – startet blant de afrikanske menneskeapene for ca. fem millioner år siden, det vil si ved slutten av miocentiden.

I Øst-Afrika finnes bergarter som i fortiden ble avsatt i sumper og sjøer med stor tilførsel av sedimenter og vulkansk aske, og som derfor er rike på velbevarte fossiler. I Rift Valley – verdens største forkastningssystem i området rundt Victoriasjøen, hvor det finnes både aktive og utslukte vulkaner – er det påvist flere arter av Hominidae som levde her over en periode på ca. fire millioner år. I Laetoli (Tanzania) ble det i 1977 oppdaget forstenete fotspor som var avsatt i et fuktig vulkansk askelag som etter hvert hadde herdet. Det var spor etter to «nærmennesker» av slekten Australopithecus som her hadde gått ved siden av hverandre, trolig et mannlig og et kvinnelig individ med høyde på henholdsvis ca. 1,5 og 1,3 meter. Sporene er anslått til å være ca. 3,7 millioner år gamle, datert ved kalium/argon-metoden. De viser at denne arten ikke bare kunne bevege seg oppreist på to, men også at den manglet apenes bevegelige stortå og hadde fothvelving som hos moderne mennesker.

Man kjenner minst fire arter av nærmenneskeslekten Australopithecus. A. afarensis har trolig vært en planteeter, mellom 1,1 og 1,4 meter høy, og med en hjerne på litt over 400 cm³. I den dype kløften Olduvai Gorge, nær Laetoli nord i Tanzania, drev Louis og Mary Leakey utgravninger fra 1950-årene, hvor de fant det første kraniet av A. boisei. Den hadde kraftige kjever, og senere funn har vist at den var mellom 1,3 og 1,6 meter høy og hadde en hjerne på over 500 cm³. Fossilene har vært ca. tre millioner år gamle. Særlig kjent er «Lucy», et forholdsvis velbevart skjelett av et 3,2 millioner år gammelt individ med en kroppshøyde på bare 1,1 meter, som ble funnet i 1974 ved Hadar, Etiopia, av antropologen Donald Johanson ved den internasjonale Afar Research Expedition.

I Olduvai ble det også funnet rester etter Homo habilis, som er det eldste kjente medlem av menneskeslekten Homo. Den hadde et hjernevolum på ca. 700 cm³ og var i stand til å lage primitive redskaper av sten (derav det latinske tilnavnet habilis, 'dyktig'). Disse «redskapene» var stener som var grovt tilhugget i den ene enden, mens den andre butte enden ble brukt til å holde i. Vi kaller dem derfor «nevestener». Vi må likevel ikke overvurdere disse urmenneskene. Også sjimpanser kan lage og bruke enkle redskaper, og siden hjernen til Homo habilis har vært omtrent like stor som hos en sjimpanse, kan vi tro at urmenneskene kunne gjøre omtrent det som sjimpansene kan.

De eldste funn av etterfølgeren, håndøksmennesket Homo erectus («det oppreiste menneske»), stammer også fra Afrika og er ca. 1,8 millioner år. De lagde fint formete stenøkser som trolig ikke hadde skaft, men ble holdt i hånden. De kjente også til bruken av ild. I løpet av 1,5 millioner år spredte de seg til det nordlige Afrika og til Asia, kanskje også til Europa. Det første eksemplaret ble oppdaget på Java («Javamannen») så tidlig som i 1891. Denne perioden i jordens historie kalles kvartærtiden og var preget av sterkt vekslende klima. Ofte var de nordlige områdene av Europa dekket av isbreer, og man regner med minst fire istider, avbrutt av mildere mellomistider.

Vi vet fremdeles ikke sikkert hvorvidt håndøksmenneskene utviklet seg til det moderne menneske, Homo sapiens. Undersøkelser kan tyde på at dette trinnet i utviklingshistorien fant sted i Afrika, og at de tidlige formene for H. sapiens utvandret derfra til Europa, Asia og muligvis også til Australia. Disse tidligste formene av det moderne menneske regner vi med er fra 500 000 til 100 000 år gamle. Hjernen var nå blitt 1300–1400 cm³, dvs. omtrent slik som i dag. Øyenbrynsbuene var ikke lenger så markerte, kjevene og tennene var mindre og skjelettet var tynnere og slankere enn før. Den eldste europeiske formen for H. sapiens er den såkalte «Heidelbergmannen» – en underkjeve med alle tennene i behold som ble funnet ved Mauer (Tyskland) i 1907. Kjeven har menneskelige trekk, men er kraftigere og mangler den karakteristiske hakespissen hos det moderne menneske. Alderen er vurdert til ca. 500 000 år.

En helt ny og ukjent art av menneskeslekten ble oppdaget i en hule på øya Flores (øst for Java) i 2003. Spesielt ved denne Homo floresiensis var den beskjedne kroppshøyden – bare én meter – og det uvanlig spinkle skjelettet. Man har antatt at de levde for mellom 94 000 og 13 000 år siden.

Den rake motsetningen i kroppsbygning har «Neandertalmannen» (Homo sapiens neanderthalensis) vært – oppdaget første gang i Neandertal nær Düsseldorf i Tyskland 1858. Fossile rester av denne grovbygde mennesketypen er funnet over store deler av Europa og Midtøsten, slik at man har kunnet sette sammen funnene til et helt skjelett. Den levde for mellom 130 000 og 25 000 år siden, og må ha vært uvanlig robust og veltilpasset for å tåle det harde klimaet under istiden. Fra å ha blitt ansett som et loddent, apelignende vesen, det første «missing link», har man i de senere år fått et annet syn på «neandertaleren», blant annet på grunnlag av den store hjernen (lik vår egen) og påvisningen av tungebenet (os hyoideum) som heller ikke avviker fra det moderne menneske, og som har fått enkelte forskere til å vurdere hvorvidt de hadde et utviklet språk.

For ca. 30 000 år siden dukket det moderne menneske, Homo sapiens sapiens, opp, betegnet som «Cro-Magnon» etter det første funnet i et huleområde i Dordogne (Frankrike). Skjelettene ble funnet i 1869 av den franske geologen Louis Lartet (1840–99), og viste seg å ha slanke rørknokler, stor hjerne, spinklere kjever og en tydelig hakespiss. Cro-Magnon-menneskene oppsto for ca. 40 000 år siden og synes å ha utvandret fra Øst-Afrika, via Sør-Asia, Sentral-Asia og Midtøsten. Selv om de åpenbart har levd side om side med neandertalerne, synes de å ha vært disse overlegne, og vi har etter hvert fått bedre kjennskap til deres levesett og helse gjennom stadig nye funn av skjeletter, verktøy og hulekunst.

Antall år før vår tid	Jordens historie komprimert til ett år	Viktige milesteiner
4,5 milliarder	1. januar	Jorden dannes
3,45 milliarder	26. mars	Første påvisning av liv
2,1 milliarder	13. juli	Økning i oksygen
1,0 milliarder	10. oktober	Celler med kjerner
541 millioner	17. november	De første kjente phyla
414 millioner	27. november	De første landdyr
245 millioner	10. desember	Største masseutryddelse
225 millioner	11. desember	De første dinosaurer
130 millioner	19. desember	De første blomsterplanter
65 millioner	25. desember	Utryddelse av dinosaurene
2,5 millioner	31. desember kl. 19.12	De første mennesker (Hominidae)
5000	31. desember kl. 23.59.25	Menneskets historie begynner

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, et halvt minutt 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.