Jak je stará je Země a jakou úlohu v jejím vývoji hraje život včetně nás, lidí? Tyto otázky si pokládají vědci již od doby, kdy si díky epochálnímu vystoupení Charlese Darwina podala biologie ruku s geologií a paleontologií. K nejvíce vzrušujícím zjištěním patří, že dějiny pozemského života se začaly psát již velmi dávno.
O původ Země i nás samotných se lidé zajímají od pradávna. Prakticky všechna náboženství znají mýty, které vysvětlují, jak vznikl vesmír a Země. Zhruba v 17. století se však těchto otázek chopila věda a od té doby přišla s velkou řadou hypotéz, jak a kdy Země a Život na ní vlastně vznikly. Snad nejzásadnější myšlenkou, která se ve vědě od té doby objevila, je Darwinova teorie evoluce. Díky Darwinovi a jeho následovníkům nyní vidíme jít dějiny živé a neživé přírody bok po boku již od nesmírně dávných dob. Planeta a její geologické vlastnosti poskytly životu vhodné zázemí, Život se na planetě zase tak zabydlel, že ji postupně začal přetvářet ke svému obrazu. 21. STOLETÍ vás nyní provede unikátní cestou časem po nejvýznamnějších milnících společného příběhu naší planety a života na ní.
1.Vznik sluneční soustavy a naší planety
Kdy k události došlo: před 4,6 miliardy let
Proč k tomu došlo: díky srážce několika protoplanet
Jaký byl její význam pro další vývoj: počátek historie Země
Jak o tom víme: podle datace stáří hornin ze Země, Měsíce a meteoritů
Při popisování dějin Země a života na ní je nejlépe začít od Adama, tedy od samotného vzniku Země a sluneční soustavy. Teorií o tom, jak vlastně obojí vzniklo, je stále celá řada. Snad nejuznávanější z nich je ta, že původně byl v místě dnešní sluneční soustavy obrovský oblak mezihvězdného plynu a prachu. Díky výbuchu nedaleké supernovy se celý oblak začal gravitačně hroutit a v jeho středu nakonec vznikl zárodek dnešního Slunce. Okolo něj však stále zbývalo dostatečné množství materiálu, v němž vznikly zárodky pozdějších planet, tzv. planetisimály. Planetisimály jsou menší tělesa, tvořená ledem či horninou o průměru několik málo km. Jejich srážkami a spojením vznikají větší tělesa – protoplanety, které už se nesrážejí zcela náhodně, ale také působením vzájemné přitažlivosti. O Zemi předpokládáme, že vznikla srážkou až 10 takových planetárních „semínek“. Před 4,52 miliardy let došlo poslední velké srážce s tělesem o velikosti Marsu (vědci jej nazývají Theia), která dala vznik jedinému souputníkovi Země – Měsíci.
2.Vznik života
Kdy k události došlo: před 3,8 miliardy let nebo ještě dříve
Proč k tomu došlo: vznikly struktury schopné vlastní replikace
Jaký byl její význam pro další vývoj: počátek veškeré biologické evoluce
Jak o tom víme: odhadujeme na základě nejstarších stop života (živých organismů?) a také analýzy DNA dnešních buněk
Srážky, díky nimž nabrala Země svou dnešní velikost, z ní udělaly pěkně nehostinné místo. Při takové srážce se totiž uvolní obrovské množství energie a Země tak dlouho zůstávala ve víceméně kapalném stavu. I když později srážky ustaly, byla Země ještě po dalších 100 milionů let bombardována meteority, které k velké pohodě na Zemi také jistě nepřispívaly. Jak vypadaly první formy života, které překonaly nehostinnost tohoto prostředí, nevíme. První známky života v podobě stop fotosyntetizujících bakterií dokázali vědci odhalit v sedimentech starých 3,65 miliardy let. Oproti pozdějším organismům to byly jednoduché, přece jen však již velmi pokročilé formy života. Vědci mají proto velmi dobrý důvod, proč klást skutečné počátky života mnohem hlouběji do minulosti, možná dokonce ještě do dob, kdy byla Země stále žhavou koulí.
3. Vznik eukaryotické buňky
Kdy k události došlo: před 2,7 miliardy let
Proč k tomu došlo: přesnou příčinu neznáme, rozhodně však došlo k fúzím několika již dříve existujících buněk
Jaký byl její význam pro další vývoj: před životem (?) se otevřela řada dříve netušených možností
Jak o tom víme: při odhadování přibližného data události vycházíme především z analýzy DNA
Po dlouhou dobu se život na Zemi vyskytoval pouze v podobě prokaryotických buněk (bakterií a archebakterií), které vytvářely zvláštní kulovité struktury, tzv. stromatolyty (živé stromatolyty nacházíme na Zemi dodnes, např. v mělkých mořích v západní Austrálii či u pobřeží Brazílie). Vznik komplexních eukaryotických buněk (obsahujících pravé buněčné jádro), které jsou mnohem větší a nesrovnatelně složitější než jejich starší předchůdkyně, zahájil zcela novou etapu v dějinách života na Zemi. Většina organismů, které dnes známe, včetně rostlin a živočichů, jsou právě potomky prvních eukaryot. Bakterie a sinice však ze světa nejen nezmizely, ale některé z nich se dokonce s eukaryoty spojily. Daly vzniknout mitochondriím a plastidům a v pohodlí vnitřku eukaryot pro ně vyrábějí energii.
21. STOLETÍ vysvětluje:
Mitochondrie a plastidy jsou energetickými centry živočišných, resp. rostlinných buněk. Na jejich membránách probíhají procesy zvané buněčné dýchání, resp. fotosyntéza. Díky nim získávají buňky energii, kterou ukládají do chemických vazeb hlavního buněčného „platidla“ – drobné molekuly adenosintrifosfátu (ATP).
4.Příchod mnohobuněčných organismů
Kdy k události došlo: před 1,2 miliardy let
Proč k tomu došlo: jednobuněčné organismy se naučily spolupracovat
Jaký byl její význam pro další vývoj: Zemi zabydlely větší a složitější organismy
Jak o tom víme: kombinací nálezů zkamenělin a analýzy DNA dnešních organismů
Díky vzniku mnohobuněčnosti rozkvetl život do nečekané pestrosti a šíře. Po přechodu k mnohobuněčnosti už byste si k hledání stop života nemuseli brát lupu ani mikroskop – mnohobuněčné organismy (živočichy, rostliny, houby) rozlišíme už většinou pouhým okem. V tom, jak a proč vlastně k tomuto evolučnímu skoku došlo, nemají zatím biologové přesně jasno. Jedno však jasné je. Mnohobuněčné organismy se nevyvinuly jen jednou, ale několikrát nezávisle na sobě. Známe dokonce i mnohobuněčné prokaryotické organismy – sinice. Spojit své síly se buňkám evidentně vyplatilo – mnohobuněčné organismy se staly králi moří a po nějaké době i souše.
5. Život vychází z moře
Kdy k události došlo: před asi 460 miliony let
Proč k tomu došlo: organismy se naučily využívat vzdušný kyslík
Jaký byl její význam pro další vývoj: život se vypravil do dříve neprozkoumaných končin a brzy se v nich zabydlel
Jak o tom víme: kombinací nálezů zkamenělin a analýzy DNA dnešních organismů
Kde přesně se život vyvinul, nevíme. Podle všeho, co dnes víme, byl však velmi dlouhou dobu omezen pouze na moře – suchá zem byla organismům dlouho zapovězena. Výsadek z moře na souš nebyl rozhodně jednoduchý a probíhal v několika krocích. Nové a nepřátelské životní prostředí znamenalo pro organismy řadu výzev – musely se naučit bojovat s gravitací, naučit se dýchat vzdušný kyslík a také získávat živiny. Jako první osídlily souš mikroorganismy (možná už před 600 miliony let), mnohobuněční živočichové i rostliny je následovali mnohem později. První živočichové (nejspíše členovci či slimákům podobní měkkýši) a rostliny, se vydrápali na souš ve středním ordoviku, před 460 miliony let.
6. Život na Zemi téměř vymizel
Kdy k události došlo: před 251 miliony let
Proč k tomu došlo: intenzivní vulkanismus, pád meteoritů
Jaký byl její význam pro další vývoj: po období masového vymírání ovládly Zemi nové formy organismů
Jak o tom víme: kombinací paleontologických a geologických nálezů
Když paleontologové sestavovali seznam vyhynulých druhů živočichů, období na přelomu prvohor a druhohor (permu a triasu) v něm tvoří obrovitý předěl, který dějiny života nikdy předtím ani potom nezažily. Život byl v této době z planety téměř úplně smeten. Na souši vymizelo 70 % druhů organismů, v moři celých 96 %! Obrovité masové vymírání bylo způsobeno nejspíše obrovitou vulkanickou činností (supervulkány) v oblasti dnešní Sibiře. Někteří vědci spekulují o dopadech řady meteoritů či uvolnění obrovského množství hydrátu metanu z podmořských zásobáren. I v tomto rozbouřeném pekle však život osvědčil svou houževnatost a po odeznění katastrofy se opět rozvinul do plné šíře.
7. Na Zemi se objevují první přímí předchůdci člověka
Kdy k události došlo: před 7 miliony let
Proč k tomu došlo: předkové dnešních lidí se začali specializovat na odlišný způsob života
Jaký byl její význam pro další vývoj: od prvních hominidů vedla cesta až k dnešním lidem
Jak o tom víme: nejstarší nalezené pozůstatky fosilního hominida pocházejí z doby před 7 miliony let, podle molekulárních biologů došlo k oddělení lidské a šimpanzí linie ještě o několik set let dříve
Odhady doby, kdy se lidská linie se oddělila od linie vedoucí k dnešním šimpanzům, jsou založeny zejména na „molekulárních hodinách“, které tikají v nitru buněk. Vědci počítají mutace, kterými se obě linie odlišují, a odhadnou tak dobu, kdy muselo dojít k jejich vzájemnému rozpojení. Současná věda umisťuje tuto událost do doby před zhruba 7 miliony let. Z tohoto období pochází i nejstarší nález, považovaný za pozůstatky předka člověka – Sahelathropus tschadensis, objevený v roce 2001 v Čadu. Od té doby se na Zemi vystřídala široká paleta druhů hominidů, po definitivním vymření posledního z nich, neandertálců (asi před 24 500 lety), už zůstala planeta pouze v rukou druhu jediného – Homo sapiens.
8. Vynález písma
Kdy k události došlo: před zhruba 5000 lety
Proč k tomu došlo: zejména kvůli úřednickým záznamům
Jaký byl její význam pro další vývoj: vynález písma je jeden z nejvýznamnějších milníků v dějinách civilizace
Jak o tom víme: nejstarší písemné záznamy nacházíme vytesané v kameni nebo na nejrůznějších keramických médiích
V dějinách lidstva snese sotva který vynález srovnání s významem vynálezu písma. Písmo jednak osvobodilo lidi od nutnosti si všechno pamatovat a uvolnilo tak jejich intelektuální kapacity k dalšímu rozvoji. Neměli bychom ale zapomínat ani na další velkou výhodu, kterou písmo lidem poskytlo – umožnilo přenášet zprávy na velkou vzdálenost. Dnes, v době internetu, to možná vypadá jako banalita, ale tento úžasný pokrok umožnil především efektivní úřednické spravování rozsáhlých území – díky písmu tak mohly vzniknout první velké a centralizované civilizace jako například Egypt, Mezopotámie nebo Čína.
9. Darwin vydává knihu „O původu druhů“
Kdy k události došlo: 24. 11. 1859
Proč k tomu došlo: Darwin pracoval na své teorii několik desetiletí, k urychlenému vydání byl však donucen díky dopisu A. R. Wallace
Jaký byl její význam pro další vývoj: zcela se proměnil lidský pohled na dějiny života
Jak o tom víme: kniha je dodnes základní učebnicí pro poznání vývoje života na Zemi
Kdyby Darwin nevydal svou knihu „O původu druhů“, viděli bychom dnes svět skutečně jinak. Darwin změnil nejen porozumění člověka sobě samému (ukázal, že člověk je součástí přírody stejně jako jakákoliv jiná živá bytost), ale hlavně poskytl vědcům základní principy, díky nimž můžeme vysvětlovat vše živé. Od Darwinových pionýrských dob, však došlo v biologické vědě k množství významných pokroků, které si on sám mohl stěží představit. Když se dnes ohlédneme zpátky, jsou pro pokroky darwinismu nejvýznamnější dvě odvětví: spojení evoluční teorie a genetiky a také obrovské pokroky v paleontologii, která nás učí, které cesty si život v minulosti vybral.
10. Člověk poprvé a naposledy užívá atomovou zbraň
Kdy k události došlo: 6. a 9. 8. 1945
Proč k tomu došlo: cílem bylo donutit ke kapitulaci poslední z mocností Osy, císařské Japonsko
Jaký byl její význam pro další vývoj: lidstvo získalo moc zničit veškerý život na planetě
Jak o tom víme: v této oblasti dodnes umírají lidé na následky ozáření
Shození atomových bomb na japonská města Hirošimu a Nagasaki znamenalo nejen definitivní tečku za nejstrašnější válkou historie, ale také otevřelo možnost, kterou život nikdy předtím v ruce neměl – zničit sám sebe. K atomové bombě by lidstvo jistě nedošlo, nebýt práce mnoha špičkových vědců. Za projektem Manhattan, který pro vládu USA jadernou zbraň připravoval, stál tým vědců vedený špičkovým fyzikem Robertem Oppenheimerem (1904–1967). Nepřátelská, tedy německá strana však také nezahálela. Výzkum v projektu energie atomového jádra Uranverein vedl další ze špičkových teoretických fyziků, Werner Heisenberg (1901–1976).
11. Člověk si poprvé prohlíží Zemi z jiné planety
Kdy k události došlo: 20. 7. 1969
Proč k tomu došlo: kromě cílů technických a vědeckých měla cesta na Měsíc také cíl politický – posloužit v prestižních závodech v dobývání vesmíru mezi tehdejšími supervelmocemi USA a SSSR
Jaký byl její význam pro další vývoj: závody v dobývání vesmíru dosáhly svého vrcholu, z Měsíce bylo dovezeno velké množství vzorků, které napomohly k určení stáří Měsíce i Země
Jak o tom víme: většina lidstva sledovala tehdy přistání v přímém přenosu
První cesta člověka na Měsíc bývá právem označována za jeden z největších úspěchů celého lidstva. Aby se uskutečnila, museli lidé vyvinout především gigantické intelektuální a technologické úsilí a představuje tak vlastně prakticky vrchol schopnosti živých organismů vzájemně spolupracovat. Projekt Apollo, jak Američané svou misi pojmenovali, byl spuštěn prezidentem J. F. Kennedym již v roce 1961, jeho příprava trvala tedy celých 8 let. Po prvním letu Apolla následovalo ještě pět dalších misí, poslední přistála na Měsíci v roce 1972. Posledním člověkem, který viděl svou rodnou planetu z Měsíce, byl americký kosmonaut česko-slovenského původu Eugene Cernan.
12. Vznik internetu
Kdy k události došlo: 1969, resp. 1987
Proč k tomu došlo: americké Ministerstvo obrany chtělo vyvinout síť, která nebude mít žádné centrum a nebude proto zničitelná nepřátelským útokem
Jaký byl její význam pro další vývoj: život na planetě vstoupil do období informační globalizace
Jak o tom víme: o počátcích ARPANETu i internetu existuje řada publikací od jejich přímých zakladatelů
U počátků internetu stála myšlenka vlády Spojených států na vzájemně propojenou síť počítačů, která by nemohla být zničena útokem na jedno centrum. Jako u řady dalších významných vynálezů stála tedy i u počátků internetu zakázka armády. Tato síť byla spuštěna v roce 1969 pod názvem ARPANET a obsahovala 4 uzly, které se nacházely na 4 významných amerických univerzitách. V roce 1987 vzniká pojem internet a do sítě je propojeno prvních 27 000 počítačů. V roce 1990 byl pionýrský ARPANET s definitivní platností odpojen a jeho místo zaujal internet – síť počítačů spojených rodinou protokolů TCP/IP, bez níž si většina z nás už vůbec představit život. Někteří vědci dokonce považují internet za samostatný, živý organismus, za první umělý globální stroj.
Timeline:
před 4,6 miliardy let vzniká sluneční soustava a naše planeta
před 3,8 miliardy let osidlují Zemi první živé organismy
před 2,7 miliardy let vznikají první eukaryotické buňky
před 1,2 miliardy let přicházejí na scénu první mnohobuněčné organismy
před 460 miliony let vychází život z moře
před 251 miliony let život ze Země takřka vymizel
před 7 miliony let se na Zemi objevují první předchůdci člověka
před 5000 lety začali lidé zaznamenávat svět okolo sebe prostřednictví písma
před 150 lety vydává Charles Darwin knihu O původu druhů
před 64 lety získalo lidstvo možnost zničit samo sebe i veškerý život na planetě
před 40 lety spatřil život sám sebe z jiné planety
před 22 lety vzniká planetární sít počítačů, kterou mnozí označují za novou formu života
