Rozwój organizmów w proterozoiku

1. Czas trwania i podział proterozoiku

Proterozoik jest drugą w dziejach ziemi erą (po archaicznej). Era ta trwała od ok. 2,5 mld do 570 mln lat temu. Dzielimy ją na:
 dolny (2,5mld - 1,7 mld),
 środkowy (1,7 mld - 900mln)
 górny proterozoik (900 - 570 mln).

2. Formy życia w prekambrze

Pierwotne mikroorganizmy prekambru nie pozostawiły w skałach prawie żadnych swoich szczątków, ani odcisków negatywowych. Organizmy te nie były w stanie wytwarzać szkieletów, co spowodowało brak śladów i naszą niewielką wiedzę na ich temat.
Liczniejsze i bardziej zróżnicowane skamieniałości pojawiły się dopiero w proterozoiku. Były to przede wszystkim pojedyncze komórki o bardziej lub mniej zróżnicowanej budowie, najprawdopodobniej prokariotyczne (czyli bez jąder). Jednak tego, czy miały one jądra, czy nie, nie jesteśmy w stanie dowieść, ponieważ akurat ten element komórki nie zachowuje się w stanie kopalnym.
W warstwach skalnych sprzed 900 mln lat naukowcy znaleźli bardzo zróżnicowane organizmy, wśród nich prawdopodobnie krasnorosty i grzyby. Po raz pierwszy pojawiają się organizmy z jądrami komórkowymi (eukariota), ich przykładem są zielenice. Jednak naukowcy nie są pewni, czy pochodzą one z tego okresu (mogą być starsze). Organizmy te dały początek wszystkim wielokomórkowym roślinom i zwierzętom oraz nam, ludziom.
W górnym prekambrze mieszkańcami ziemi są zwierzęta wielokomórkowe o bardziej złożonej strukturze, jednak o ich rozwoju wiemy niedużo. Są to przede wszystkim przedstawiciele jamochłonów, meduzy edicaria i mawronites, organizmy przypominające koralowce ośmiopromienne i skamieniałości jeżowców i rozgwiazd, przypuszczalnie spokrewnione z szkarłupniami i pierścienice, np. annelida. W tym czasie niektóre drobne organizmy posiadają twarde części organiczne, które później przekształcą się w szkielet.
Pod koniec prekambru zaznaczyły się zasadnicze kierunki rozwoju, o czym świadczy istnienie na początku kambru (era poleozoiczna) rozwiniętych niemal wszystkich istotnych grup bezkręgowców. Stanowiły one pień genealogiczny wszystkich późniejszych grup zwierzęcych.


3. Chronologiczny rozwój organizmów

 2,5 mld - 1,7 mld lat temu: dolny proterozoik

 2,3 mld

Powstają proste, jednokomórkowe bakterie shizomyletes, które rozmnażają się natychmiast i w sposób bardzo gwałtowny. Organizmy te przeprowadzają proces fotosyntezy. Rozkładają dwutlenek węgla zawarty w wodzie morskiej i wytrącają z niego węglan - tym sposobem biorą udział w tworzeniu nowego osadu dna morskiego o dużej miąższowości. Tlen, który uwolnił się podczas tej reakcji jako produkt uboczny, zostaje w oddziaływującej redukcyjnie wodzie związany ponownie, czyli nie dostaje się do atmosfery. Te wczesne szczepy bakterii, zwane cyjanobakteriami, przypominają sinice (które istnieją na Ziemi od ponad 1 mld lat). Obie te grupy nie posiadają właściwego jądra komórkowego (wystepuje ono u wszystkich innych organizmów oprócz wirusów). Wynika z tego, że pierwsze organizmy były prokariotyczne.
Przykładem tych organizmów jest procaryota, o wielkości 1μm (czyli 1/1000 mm). Otoczone są prostą błoną komórkową, a w ich wnętrzu znajdują się pierścieniopodobne czastki DNA. Zewnętrzną część komórki stanowia cienkie, biczykowate wyrostki, zbudowane z tych samych białek co błona komórkowa, służących do poruszania i przechwytywania cząstek pokarmowych.


 1,7 mld - 900 mln lat temu: środkowy proterozoik

 1,5 mld

W tym czasie powstają pierwsze organizmy eukariotyczne (czyli posiadajace jądro komórkowe) - eucaryota. Początkowo są one organizmami jednokomórkowymi, ale według planu strukturalnego ich budowy rozwijają się wszystkie organizmy wielokomórkowe. Eucoryota jest 100 razy większa i ma wiele bardziej skomplikowaną budowę niż procaryota. Komórka ta opiera informację genetyczna na liczbie chromosomów, układając je w łańcuchy DNA. Wnętrze wypełnia cytoplazma, która zawiera szereg systemów błon komórkowych pojedynczych i podwójnych, które otaczają tzw. organelle. Komórki te mają wyższy stopień specjalizacji niż prokariotyczne.
Po raz pierwszy pojawia się rozmnażanie płciowe. Wymiana i rozmieszczanie informacji genetycznej organizmu daje możliwość zróżnicowania genetycznego potomstwa. Zapobiega to przekazywaniu błędów genetycznych i umożliwia uodparnianie organizmów, przystosowywanie się i przekrzyżowania gatunkowe.
Z tego okresu zachowały się w postaci skamieniałości gąbki. Organizmy te wykształciły pierwotną strukturę szkieletową. Składa się ona z pojedynczych, wapiennych lub krzemiankowych igieł, które łączą się i tworzą siateczkowe rusztowanie. Inne igły występują rozmieszczone nieregularnie w ciele gąbki. Po obumarciu igły opadają. Gąbki są morskimi, osiadłymi zwierzętami wielokomórkowymi, o bardzo prostej budowie, przystosowanej do wchłaniania najmniejszych cząstek pożywienia wraz z filtracją wody.

 1,15 mld

W Finlandii ulega fosylizacji (procesowi powstawania skamieniałosci w osadach) organizm coricium enigmticum, który prawdopodobnie jest glonem.

 900 mln

W południowej Australii ulega fosylizacji prawie 50 różnych gatunków mikroorganizmów. Są to bezjądrowe sinice, zielenice, prawdopodobnie krasnorosty i proste grzyby oraz nitkowate nie fotosyntezujące bakterie. Wśród zielenic powstały nowe formy, które przypominają współczesne zbiorowiska glonów.
W tym czasie najprawdopodobniej istniały najwcześniejsze zwierzęta wielokomórkowe - metazoa.
Również w tym okresie rozwijają się pierwsze formy parzydełkowców. Są to jamochłony, które posiadają komórki parzydełkowe, wykształcone na zewnętrznej części ciała, służące do obrony i zdobywania pokarmu. Żyją pojedynczo lub w koloniach pod wodą mórz. Rozmnażają się płciowo i bezpłciowo, występuje przemiana pokoleń (pokolenie płciowe- meduza i bezpłciowe polip). Do prymitywnych parzydełkowców prekambryjskich zaliczamy odciski form meduzowatych o tarczowych kształtach - protomedusae. Prameduzy są lepiej zorganizowane od gąbek. Posiadają układ trawienny i grupy komórek wyspecjalizowanych, czyli organy.





 900 mln - 570 mln lat temu: środkowy proterozoik

 900 mln

Udokumentowano pojawienie się w tym czasie pierwszych organizmów zwierzęcych zwanych protozoa. Wszystkie pierwotniaki charakteryzuje to, że są one zbudowane z jednaj komórki jądrowej, pełniącej funkcję samodzielnego osobnika. Poszczególne części komórki w wyniku rozwoju przekształciły się w narządy. Organizmy te rozmnażają się płciowo poprzez połączenie jąder lub bezpłciowo przez podział. Żyją w środowisku wodnym. Niektóre tworzą krzemiankowe szkielety podporowe lub ochronne. W tym okresie występują najprostsze, słabo rozwinięte pierwotniaki: korzenionóżki i radiolarie.

 900 - 590 mln

Po raz pierwszy ulegają fosylizacji wielokomórkowe organizmy zwierzęce. Dzieje to się w kompleksie skalnym Nama. Tlen w wodzie gromadzi się w sferach oddalonych od dna, o czym świadczy przysychanie kolonii alg do podłoża (spadek wartości tlenowego wskaźnika wody w rejonach przydennych). Powstają nowe przestrzenie do życia, oderwanie się od dna i przejście do otwartej wody. Udaje to się jednemu rzędowi nowo rozwijających się wielokomórkowców. Rozwijają się też gatunki osiadłe, które tworzą kolonie, złożone z regularnie rozgałęzionych kanalików. Możliwe, że niektóre z tych organizmów mogły pełzać.

 800 mln

Powstaje jedna z najwcześniejszych grup bezkręgowców- ramienionogi. Są to dwustronnie symetryczne zwierzęta morskie o twardej muszli złożonej z dwóch skorupek (rogochitynowych lub kalcytowych), które dają się przemiennie zamykać. Wnioskujemy z tego, że organizmy te posiadają skomplikowany system mięśniowy. Różne grupy mięśni działają razem lub oddzielnie: mięśnie zamykające, otwierające, trzonkowe, poruszające organizm.

 610 - 590 mln

W tym okresie w morzach występują już wielokomórkowe zwierzęta ze szkieletem zewnętrznym. Posiadają one skorupę w kształcie rurki, zbudowaną z substancji organicznej, w skład której wchodzą obce cząstki mineralne i fosforan wapnia. Są to robakowate i mają wielkość kilku centymetrów. Rurka chroni je przed szkodliwymi promieniami słonecznymi, urazami, przegrzaniem i utratą wody. Szkielety zewnętrzne przydatne są jako punkty zaczepu mięśni, stwarzając korzystną możliwość rozwoju dla nowych mechanizmów ruchu.

 590 - 570 mln

Pojawiają się pierwsi przedstawiciele grupy pierścieniowców, która jest formą przejściową między pierścienicami a stawonogami. Od pierścienic przejęły członowatą budowę swoich ciał, zdolność wzrostu przez tworzenie segmentów i rodzaj swoistego systemu nerwowego. Po raz pierwszy z świecie zwierzęcym posiadają regularny szkielet zewnętrzny w postaci pancerza chitynowego. Nie jest on elastyczny, wobec tego zwierzęta muszą linieć. Mają liczne pary odnóży, które umożliwiają im ruch. Nie mają tak jak stawonogi oddzielonej wyraźnie głowy od tułowia.