Archeïcum

Een stuk van een banded iron formation afkomstig uit de 3,15 miljard jaar oude Moories Group van de Barberton Greenstone Belt, Zuid-Afrika.

Uit het Archeïcum vindt men vooral sterk gemetamorfoseerde gesteenten. Bekend zijn onder andere de komatiieten van West-Groenland, met 3,8 Ga een van de oudst gedateerde ontsloten gesteenten op Aarde.

Er wordt aangenomen dat zo'n 70% van de landmassa op Aarde in het Archeïcum is ontstaan.

De atmosfeer ten tijde van het Archeïcum bevatte nauwelijks zuurstof, zodat dierlijke levensvormen niet zouden hebben kunnen overleven. Zuurstof was in zeer kleine hoeveelheden aanwezig, doordat het geproduceerd werd bij de afbraak van waterdamp door ultraviolette straling in de hogere delen van de atmosfeer. Dit zuurstofgas verspreidde zich in zeer lage concentraties in de atmosfeer, maar zodra het in aanraking kwam met gesteente aan het aardoppervlak reageerde het daarmee. Deze kleine concentratie zuurstof in de atmosfeer maakte bovendien dat organische verbindingen, die essentieel zijn voor het leven, door oxidatiereacties afgebroken werden.[2]

Aan het begin van het Archeïcum bedroeg de lichtkracht van de zon slechts 75% van de huidige waarde. Op zich zou het daarmee op Aarde te koud zijn geweest voor vloeibaar water, terwijl het sedimentair gesteente uit deze tijd erop wijst dat dit er wel al was. Vermoed wordt daarom dat er veel meer koolstofdioxide dan nu in de atmosfeer aanwezig was, waardoor de Aarde veel warmte kon vasthouden. Aan het eind van het Archeïcum was de lichtkracht van de zon toegenomen tot 82% van wat die nu is.[3]

De oudste directe sporen van leven zijn fossielen van 3,0 tot 3,4 miljard jaar oud. Het zijn eencellige prokaryoten, eenvoudige soorten bacteria. Indirect bewijs voor fotosynthese wordt echter ook al gevonden in oudere gesteenten, zodat de meeste geleerden aannemen dat het leven meer dan 3,9 miljard jaar geleden moet zijn ontstaan.[4] De moleculaire biologie geeft vergelijkbare ouderdommen waarop de laatste gemeenschappelijke voorouder van alle bekende levensvormen moet hebben geleefd.[5]

Het leven was in het Archeïcum waarschijnlijk beperkt tot eenvoudige eencelligen, die prokaryoten genoemd worden. Tegenwoordige bacteriën zijn voorbeelden van prokaryoten. Algen, die door middel van fotosynthese glucose konden maken uit zonlicht en water, vormden kolonies van algenmatten, die bewaard zijn gebleven in de vorm van stromatolieten. Al deze vroege levensvormen stonden aan de basis van de ontwikkeling van het latere meercellige leven.

Omdat de atmosfeer in het Archeïcum nog nauwelijks zuurstof bevatte, zou hedendaags leven niet hebben kunnen overleven. Bovendien betekende de afwezigheid van zuurstof dat er geen ozonlaag was, die het aardoppervlak kon beschermen tegen voor leven schadelijke ultraviolette straling. Het is mogelijk dat dit het ontstaan van complexere levensvormen tijdens het Archeïcum voorkomen heeft. Ook is het een mogelijke reden waarom Archeïsche levensvormen in kolonies leefden: de binnenste delen van de kolonie waren beter beschermd tegen de schadelijke straling.

Een belangrijke gebeurtenis aan het begin van het Proterozoïcum was de zuurstofrevolutie, waarbij de atmosfeer grote hoeveelheden zuurstofgas ging bevatten. Deze revolutie viel ongeveer samen met de ouderdom van de oudste fossielen van complexere eencelligen (zogenaamde eukaryoten). De zuurstofrevolutie wordt daarom vaak aangewezen als mogelijke oorzaak van deze belangrijke stap in de evolutie. Het is echter ook mogelijk dat de eerste eukaryoten al voor de zuurstofrevolutie, aan het einde van het Archeïcum, ontstonden.

Schematische dwarsdoorsnede door een liposoom, een microscopisch kleine bel bestaande uit lipiden. Dit soort belletjes zijn voorgesteld als voorlopers van echte celmembranen tijdens het ontstaan van de eerste simpele organismen.

Ontstaan van het leven

Waar het leven vandaan kwam en hoe het ontstaan is, is niet duidelijk. Er zijn echter verschillende wetenschappelijke hypotheses over hoe de eerste simpele cellen uit levenloze materie kunnen zijn ontstaan (abiogenese). Een eerste stap vormen aminozuren en andere scheikundige bouwstenen van het leven. Het is niet onwaarschijnlijk dat deze moleculen op de jonge Aarde veel voorkwamen in de oceanen, wat wel een "oersoep" genoemd wordt. Anderzijds kan volgens de hypothese van een RNA-wereld het "moderne" leven, dat gebruikmaakt van DNA om genetische informatie op te slaan, voorafgegaan zijn door leven gebaseerd op het simpelere molecuul RNA.

De stap van aminozuren naar zelf reproducerende cellen met RNA is echter groot. Een andere hypothese stelt dat RNA uit simpelere moleculen gevormd kan zijn binnenin liposomen, bellen gevormd uit vetzuren. Deze bellen zouden de thermodynamisch geïsoleerde en beschermde omgeving hebben kunnen vormen waarbinnen de scheikundig gezien onwaarschijnlijke reacties konden plaatsvinden waarbij steeds langere organische moleculen vormden. Tegelijkertijd kunnen de bellen de voorlopers zijn geweest van de eerste celmembranen.[6]

Voetnoten Gradstein et al 2012 Stanley (1999), p 308 Jonathan Lunine (2013) Earth: Evolution of a Habitable World, p. 161 Zie voor een korte bespreking van de oudste fossielen op Aarde: Stanley (1999), pp 306-307 Zie bijvoorbeeld Glansdorff et al. (2008) Zie Lunine (1999), pp 153-164 voor een overzicht van wetenschappelijke hypotheses over de oorsprong van het leven Literatuur (en) Glansdorff, N.; Xu, Y. & Labedan, B.; 2008: The Last Universal Common Ancestor : emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner, Biology Direct 3, p 29. (en) Lunine, J.I.; 1999: Earth, evolution of a habitable world, Cambridge University Press, ISBN 0-521-64423-2. (en) Stanley, S.M.; 1999: Earth System History, W.H. Freeman & Co, ISBN 0-7167-2882-6.

Zie de categorie Archean van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.

Tijdperken van de geologische tijdschaal
Eonen: Fanerozoïcum · Proterozoïcum · Archeïcum · Hadeïcum Era's (in Fanerozoïcum): Cenozoïcum · Mesozoïcum · Paleozoïcum Periodes (in Fanerozoïcum): Kwartair · Neogeen · Paleogeen · Krijt · Jura · Trias · Perm · Carboon · Devoon · Siluur · Ordovicium · Cambrium Tijdvakken (in Cenozoïcum): Holoceen · Pleistoceen · Plioceen · Mioceen · Oligoceen · Eoceen · Paleoceen