Proterozoïcum : de eerste eencelligen en meercelligen |  |
In het Proterozoïcum, het tijdvak van ongeveer 2500 tot 540 miljoen jaar geleden, ontstonden de eerste eencelligen en meercelligen op aarde. Vroeger kon men de bacteriën die in het Archaeïcum waren ontstaan niet waarnemen en dacht men dat eencelligen het eerste leven op aarde hadden gevormd. Het tijdvak is daarom Proterozoïcum ("eerste leven") genoemd: Proteros = eerste, zooè = leven.
Het Proterozoïcum wordt opgedeeld in drie delen: het Vroeg-, Midden- en Laat-Proterozoïcum.
De periode van ca. 2.500 miljoen jaar tot 900 miljoen jaar geleden wordt aangeduid met Vroeg- en Midden-Proterozoïcum. Het Vroeg-Proterozoïcum begint met het ontstaan van de eerste eencellige organismen en gaat over in het Midden-Proterozoïcum als de eerste eencellige organismen met celkern en mitochondriën ontstaan, waaruit de eerste dierlijke en plataardige cellen ontstaan.
Het Laat-Proterozoïcum loopt van ongeveer 900 miljoen jaar geleden tot 540 miljoen jaar geleden en begint met het ontstaan van de eerste meercellige organismen.
De aanblik van de aarde in het Proterozoïcum
Aan het begin van het Proterozoïcum lagen alle continenten tegen elkaar. Ze vormden samen het supercontinent Rodinia.
Rodinia viel in het Laat-Proterozoïcum uiteen in de kleinere continenten Gondwana, Laurentia en Baltica.
Er was alleen leven in zee, het land was nog kaal en leeg.
de ligging van de continenten in het Laat-Proterozoïcum
De atmosfeer in het Proterozoïcum
De samenstelling van de atmosfeer in het Proterozoïcum was heel anders van samenstelling dan tegenwoordig. De atmosfeer bevatte aan het begin van het Proterozoïcum nog geen zuurstof, maar alleen oergassen zoals waterstof-sulfide (H2S), kooldioxide en stikstof. Deze oergassen waren door vulkanische activiteit, zoals vulkaanuitbarstingen, in de atmosfeer terecht gekomen.
De eerste bacteriën die in zee leefden, zetten bij hun stofwisseling kooldioxide om in zuurstof. We weten dit, omdat de eerste zuurstof meteen werd verbruikt in oxidatie-reacties (roesten). In de oceaan bevonden zich grote hoeveelheden opgeloste ijzerdeeltjes (Few+). Die vormden met de zuurstof ijzeroxiden (FexOy). IJzeroxiden lossen niet op in water en slaan neer. De Proterozoïsche roest wordt tegenwoordig teruggevonden in de gebande-ijzerformaties.
De gebande ijzerformaties
Gebande-ijzerformaties zijn heel oude sedimentaire gesteenten die gestreepte lagen ijzer bevatten. De lagen kunnen blauw, bruin, rood, zwart, geel en wit gestreept zijn. De rode of bruine banden ontstonden als er veel zuurstof in het water kwam en de ijzerdeeltjes roestten. De andere banden ontstonden als er weinig ijzer werd geoxideerd en er meer dood organisch afval op de bodem terechtkwam (sedimenten).
Of er veel of weinig zuurstof in het water kwam, was afhankelijk van de temperatuur. In warme periodes leefden er veel zuurstofproducerende bacteriën, waardoor er meer zuurstof werd geproduceerd en dus meer ijzer werd geoxideerd dan in koude periodes.
Het neerslaan van ijzeroxiden ging miljoenen jaren zo door.
De zuurstofrevolutie
Toen het meeste opgeloste ijzer was neergeslagen, werd de zuurstof niet meer verbruikt en raakte eerst het water verzadigd met zuurstof. De zuurstofmoleculen kwamen nu ook in de atmosfeer terecht. Het feit dat er voor het eerst sinds het ontstaan van de aarde zuurstof in de atmosfeer kwam, wordt de zuurstofrevolutie genoemd.
De zuurstofrevolutie had belangrijke gevolgen voor het leven op aarde, omdat het giftig was voor de levensvormen die op dat moment leefden. Sommige soorten pasten zich aan de nieuwe samenstelling van de atmosfeer aan en konden zich verder ontwikkelen, andere soorten stierven uit, omdat ze door de zuurstof werden vergiftigd.
Verder lezen:
De Gebande IJzer Formatie van Isua, West-Groenland
Zuurstofrevolutie
De temperatuur in het Proterozoïcum
De aarde koelde in het Vroeg- en Midden-Proterozoïcum sterk af en beleefde haar eerste ijstijd.
In het Laat-Proterozoïcum werden de ijstijden afgewisseld met warmere periodes. Ook vond in het Laat-Proterozoïcum, ongeveer 600 miljoen jaar geleden, de grootste ijstijd uit de geschiedenis van de aarde plaats. Tot op de evenaar was het koud en de aarde zag er waarschijnlijk uit als een grote sneeuwbal, omdat zowel het land als de zeeën voor een groot deel bedekt waren met sneeuw en ijs.
Veel levensvormen die eerder in het Proterozoïcum waren ontstaan, stierven uit omdat ze zich niet konden aanpassen aan de lage temperaturen of aan het stijgende zuurstofgehalte in de atmosfeer.
Laat-Proterozoïcum: ijsvorming op Baltica
Verder lezen:
Sneeuwbal-aarde
Het leven in het Proterozoïcum
Aan het begin van het Proterozoïcum leefden er alleen nog maar Oerbacteriën en Oer-Archaebacteriën, die de ondiepe zeeën koloniseerden.
Sommige bacteriën namen andere bacteriën binnen hun celmembraan op. Dit wordt endosymbiose genoemd. Bij endosymbiose gaan twee organismen samenwerken alsof ze één organisme zijn.
De opgenomen bacteriën werkten als bladgroenkorrels en produceerden glucose (suiker) uit water en koolstofdioxide, waarbij zuurstof als afvalstof vrijkwam.
De opgenomen bacteriën kregen in ruil voor de voedingsstoffen bescherming van de Oer-Archaebacterie tegen predatoren en tegen veranderende omstandigheden in de leefomgeving. Door deze vorm van symbiose had de Oer-Archaebacterie het voordeel dat hij zelf zijn voedsel kon aanmaken.
Deze endosymbiontische levensvormen vormden de eerste cyanobacteriën, ook wel blauwwieren genoemd. De blauwwieren leefden vaak in kolonies, die dikke ronde algenmatten vormden op de bodem van de zee. Deze matten hielden sedimentdeeltjes (vaak kalk) vast en worden daarom stromatolieten genoemd (stroma is Grieks voor stenen deken)
Vroeg- en Midden-Proterozoïcum: Stromatolieten
Verder lezen:
Ultieme symbiose
Endosymbiose: een nieuwe visie op evolutie?
De eerste eencelligen
Bij sommige Oer-Archaebacteriën stulpte de celmembraan in en omhulde het erfelijk materiaal van de bacterie. De ingestulpte celmembraan vormde de kernmembraan en scheidde het erfelijk materiaal van de bacteriën van het cytoplasma.
Zo ontstonden de eerste eencelligen met een kern. Dit worden eukaryoten genoemd: eu = echte, karyon = kern
Sommige eencellige eukaryoten namen bacteriën op door endosymbiose. De opgenomen bacteriën vormden de eerste mitochondriën. Hierdoor konden de eencellige eukaryoten hun voedsel beter afbreken. Zo ontstonden de eerste eencelligen met mitochondriën en een celkern.
Uit de eencelligen met mitochondriën en een celkern ontstonden twee verschillende lijnen.
Sommige eencelligen met mitochondriën en een celkern namen cyanobacteriën op. Deze cyanobacteriën vormden de eerste echte bladgroenkorrels. De eencelligen met bladgroen vormden de eerste plantaardige cellen.
Andere eencelligen met mitochondriën en een celkern namen ook nog bacteriën met een flagel (=zweepstaart) in zich op, waarbij de flagel er als een soortstaart uit bleef steken. Deze eencelligen met flagel vormden de eerste dierlijke cellen.
Uit de verschillende soorten eencelligen vormden zich op den duur de eerste meercellige organismen.
De eerste meercelligen
Aan het begin van het Laat-Proterozoïcum waren in zee verschillende meercellige dieren ontstaan. Deze worden ribbeldieren genoemd. Naar de plaats in Australië waar ze als eerste zijn gevonden worden ze ook wel de Ediacara-fauna genoemd.
Deze bijzondere dieren leefden in ondiepe warmere kustzeeën. Ze leken erg op neteldieren, zoals kwallen of op holtedieren, zoals sponzen. Enkele vormen leken zelfs op de huidige geleedpotigen, zoals insecten of kreeften. Ze zaten echter vast op de bodem en konden zich niet vrij door het water bewegen.
Alle soorten van de Ediacara-fauna waren aan het einde van het Proterozoïcum uitgestorven.
