Archaeïcum: het eerste leven |  |
Het Archaeïcum is het tijdvak van ongeveer 3700 tot 2500 miljoen jaar geleden. De naam is afgeleid van het Griekse woord Archaios, dat oud betekent. Lange tijd is dit tijdvak als eerste en dus ook oudste periode in de ontstaansgeschiedenis van de aarde beschouwd.
De aanblik van de aarde in het Archaeïcum
Aan het eind van het Hadeïcum, zo'n vierduizend miljoen jaar geleden, waren de meteorietregens afgenomen, waarna de aardkorst afkoelde. Ook de waterdamp koelde af en werd vloeibaar water. De eerste oceanen werden gevormd.
Onderzeese vulkaanuitbarstingen kwamen vaak voor. De hete lava stolde in zee en werd gesteente. De gesteenten klonterden samen en vormden de eerste kleine continenten, die hier en daar boven water uitstaken.
Onderzeese vulkaan: een 'black smoker'
De atmosfeer in het Archaeïcum
De aarde was omgeven door een dikke laag gas met veel kooldioxide, stikstof en water. De samenstelling van deze oeratmosfeer zou voor het meeste huidige leven giftig zijn.
Er zat nog geen zuurstof in de atmosfeer. Leven op het land was niet mogelijk, want er was nog geen ozonlaag, die de schadelijke UV-straling tegenhield.
De temperatuur in het Archaeïcum
De zon scheen minder krachtig dan tegenwoordig, maar door de isolerende oeratmosfeer was het erg warm op aarde.
Het leven in het Archaeïcum
In zee hadden zich allerlei organische moleculen, zoals eiwitten en nucleotiden (organische basen) gevormd. Die werden onder invloed van energie (uit bliksem, straling of vulkaanuitbarstingen) gevormd uit anorganische stoffen. Nucleotiden werden ketens van nucleïnezuren, vermoedelijk RNA. Vroege nucleïnezuurketens ontwikkelden het vermogen om zichzelf te verdubbelen en uiteindelijk om de aanmaak van eiwitten aan te sturen.
Sommige nucleïnezuurketens en eiwitten werden omsloten door uiterst kleine omhulsels: membranen. Membranen bestaan uit vetachtige moleculen en maken wisselwerking tussen eiwitten en nucleïnezuurketens mogelijk in een relatief beschermde omgeving. Op die manier werden de eerste bacteriën gevormd.
De Oerbacteriën vormden het eerste leven op aarde. Het waren eencelligen zonder kern, die vermoedelijk waren ontstaan bij diepzeevulkanen (zogenaamde Black Smokers), waar warmte en voedingsstoffen vrij kwamen. Ze waren bestand tegen hoge temperatuur, hoge druk, hoge zout- en hoge zuurconcentraties. Vanwege deze extreme omstandigheden worden de Oerbacteriën extremofiel (extreme omstandigheden minnend) genoemd. Uit anorganische verbindingen, zoals zwavel en stikstof, konden ze organische verbindingen maken om zichzelf in leven te houden. Dat betekent dat ze chemo-autotroof waren. Ook hadden ze geen zuurstof nodig om voedingsstoffen te verbranden (anaërobe verbranding).
Aan het eind van het Archaeïcum ontstonden uit de Oerbacteriën de Oer-Archaebacteriën. Deze bacteriën hadden een primitiever uiterlijk dan de Oerbacteriën. Ze hadden een enkele membraan, in tegenstelling tot bacteriën uit andere groepen, die een dubbele celmembraan hebben. Het ribosoom (de plaats waar ze eiwitten maken) van de Oer-Archaebacteriën was echter veel ingewikkelder dan dat van de Oerbacteriën. Daarom denken biologen dat de Oer-Archaebacteriën later zijn ontstaan.
De Oer-Archaebacteriën komen tegenwoordig nog steeds voor in extreme milieus, bijvoorbeeld in geisers, bij zwavelbronnen of in ijs. Ook leven er veel Archaebacteriën diep in de aardkorst, sommigen tot wel 3,5 kilometer diep, bij een temperatuur van 75°C, bij een druk van 1 kilobar.
Ter vergelijking: de mens leeft bij een druk van 1 bar, dus deze bacteriën leven bij een druk die duizend maal hoger is.