ஒளிச்சேர்க்கை உயிரிகள், முதல் உண்மை உட்கரு கலம்
ஏன் இது முக்கியம்? நாம் சுவாசிக்கும் ஒட்சிசனை யார் உருவாக்கினர்? சயனோபாக்டீரியா — 2.4 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு ஒளிச்சேர்க்கையால் வளிமண்டலத்தை மாற்றிய நுண்ணுயிர்கள்.
மேலும், இந்த பாடம் முதல் யூக்கேரியோட் கலம் எவ்வாறு தோன்றியது என்று மார்குலிஸின் எண்டோசிம்பையோட்டிக் கோட்பாடு மூலம் விளக்குகிறது.
- முதல் ஒளித்தொகுப்புக்குரிய (photosynthetic) அங்கிகளின் தோற்றத்தையும், அவை வளிமண்டல ஒட்சிசன் (oxygen) அதிகரிப்பில் ஆற்றிய பங்கையும் விளக்குதல்.
- முதல் யூகாரியோற்றா (eukaryote) அங்கியின் தோற்றத்தையும் அதன் முக்கியத்துவத்தையும் விபரித்தல்.
- உயிரின் கூர்ப்பு வரிசையில் (biochemical evolution) புறோகரியோற்றா (prokaryote) முதல் பல்கல (multicellular) யூகாரியோற்றா வரையான முன்னேற்றத்தை வரிசைப்படுத்துதல்.
1. ஒளித்தொகுப்புக்குரிய அங்கிகளின் தோற்றம் (Origin of photosynthetic organisms)
Cyanobacteria (microscopy): photosynthetic prokaryotes
Wikipedia → · CC
முதல் ஒளித்தொகுப்புக்குரிய அங்கிகள் (first photosynthetic organisms) தற்போதைய சயனோபற்றீரியா (cyanobacteria) ஆகும். இவற்றின் உயிர்ச் சுவடுகள் (fossils) ஏறத்தாழ 2.7 பில்லியன் (billion) வருடங்களுக்கு முன்னர் தோன்றியவை எனக் கணிப்பிடப்பட்டுள்ளன.
ஒளித்தொகுப்பின் (photosynthesis) விளைவாக வெளியான ஒட்சிசனால், கடல் நீரில் கரைந்திருந்த இரும்பு அயன்கள் (iron ions, Fe²⁺) ஒட்சியேற்றப்பட்டன (oxidized). நீரில் கரைந்திருந்த இரும்பு அயன்கள் முழுவதும் வீழ்படிவான (precipitated) பின்னர், மேலதிக ஒட்சிசன் நீர்த்தேக்கங்களிலுள்ள நீரில் கரையலாயிற்று — நீர் ஒட்சிசனால் நிரம்பலடையும் (saturated) வரை இது தொடர்ந்தது.
ஒளித்தொகுப்புக்குரிய பற்றீரியாக்களின் அதிகரிப்பு வளிமண்டல ஒட்சிசனின் (atmospheric oxygen) அளவு அதிகரிப்பில் பங்களித்தது. இந்த ஒட்சிசன் செறிவு அதிகரிப்பு பின்னர் பச்சையவுருமணியின் (chloroplast) தோற்றத்தைத் துரிதப்படுத்தியது (accelerated).
2. முதல் யூகாரியோற்றாவின் தோற்றம் (Origin of the first eukaryote)
Rhodomonas — a unicellular eukaryote
Wikipedia → · CC
முதல் யூகாரியோற்றா (eukaryote) அங்கிகளின் உயிர்ச் சுவடுகள் ஏறத்தாழ 1.8 பில்லியன் வருடங்களுக்கு முற்பட்டவை எனக் கணிப்பிடப்பட்டுள்ளன. இந்த தனிக் கலத்தாலான (unicellular) யூகாரியோற்றா அங்கிகள் பின்னர் பல்கல (multicellular) அங்கிகளாகக் கூர்ப்படைந்தன (evolved).
எளிமையான புறோகரியோற்றா (prokaryote) கலங்களை விடக் கட்டமைப்பு ரீதியில் சிக்கலான (structurally complex) யூகாரியோற்றா கலங்களின் தோற்றம், உருவவியல் ரீதியில் (morphological) பெரிய பல்வகைமை கொண்ட அங்கிகளின் கூர்ப்பைச் சடுதியாக அதிகரிக்கச் செய்தது.
முதல் யூகாரியோற்றாக்களின் தோற்றத்தின் பின்னர் பரந்த வீச்சிலான தனிக்கல வடிவங்களும் கூர்ப்படைந்தன. இவை அல்காக்கள் (algae), தாவரங்கள் (plants), பங்கசுக்கள் (fungi), விலங்குகள் (animals) போன்ற பல்கல வடிவங்களைக் கூர்ப்பித்தன. அறியப்பட்ட மிகவும் பழமையான புரோடிஸ்டாக்களின் (protists) உயிர்ச் சுவடுகள் சிறிய சிவப்பு அல்காக்களை (red algae) ஒத்தவை; இவை 1.2 பில்லியன் வருடங்களுக்கு முன்னர் வாழ்ந்துள்ளன.
3. காலவரிசை — மூன்று தோற்ற நிகழ்வுகள் (Timeline)
| நிகழ்வு / Event | காலம் / Time |
|---|---|
| முதல் உயிர்க்கல உயிர்ச்சுவடுகள் (புறோகரியோற்றா) / First cell fossils (prokaryote) | 3.5 பில்லியன் வருடம் |
| முதல் ஒளித்தொகுப்பு அங்கி (சயனோபற்றீரியா) / First photosynthetic organism (cyanobacteria) | 2.7 பில்லியன் வருடம் |
| முதல் யூகாரியோற்றா / First eukaryote | 1.8 பில்லியன் வருடம் |
| பழமையான புரோடிஸ்ட் (சிவப்பு அல்கா போன்றது) / Oldest protist (red-algae-like) | 1.2 பில்லியன் வருடம் |
The History of Life on Earth — Crash Course Ecology
Crash Course Ecology
- புரோடிஸ்டாக்கள் / Protists
- சயனோபற்றீரியா (cyanobacteria) / Cyanobacteria
- சிவப்பு அல்காக்கள் / Red algae
- பங்கசுக்கள் / Fungi
- யூகாரியோற்றா / Eukaryotes
பதில் / Answer
- 1.2 பில்லியன் வருடம் / 1.2 bya
- 1.8 பில்லியன் வருடம் / 1.8 bya
- 2.7 பில்லியன் வருடம் / before 2.7 bya
- 3.5 பில்லியன் வருடம் / 3.5 bya
- 4.6 பில்லியன் வருடம் / 4.6 bya
பதில் / Answer
- கார்பன் / Carbon
- இரும்பு அயன் (Fe²⁺) / Iron ions (Fe²⁺)
- கந்தகம் / Sulphur
- நைதரசன் / Nitrogen
- மக்னீசியம் / Magnesium
பதில் / Answer
- நீர் முழுவதும் உறைந்தது / Water froze
- மேலதிக O₂ நீரில் கரைந்து நிரம்பலடைந்தது / Extra O₂ dissolved until water was saturated
- O₂ முற்றாக மறைந்தது / O₂ disappeared
- கார்பன்டையொட்சைட்டு அதிகரித்தது / CO₂ increased
- -
பதில் / Answer
- வளிமண்டல ஒட்சிசன் குறைந்தது / Atmospheric oxygen fell
- வளிமண்டல ஒட்சிசன் அதிகரித்தது / Atmospheric oxygen increased
- பூமி குளிர்ந்தது / Earth cooled
- கடல்கள் வற்றின / Oceans dried
- -
பதில் / Answer
- இழைமணி / Mitochondria
- பச்சையவுருமணி (chloroplast) / Chloroplast
- கரு / Nucleus
- ரைபோசோம் / Ribosome
- லைசோசோம் / Lysosome
பதில் / Answer
- 3.5 பில்லியன் வருடம் / 3.5 bya
- 2.7 பில்லியன் வருடம் / 2.7 bya
- 1.8 பில்லியன் வருடம் / 1.8 bya
- 1.2 பில்லியன் வருடம் / 1.2 bya
- 0.5 பில்லியன் வருடம் / 0.5 bya
பதில் / Answer
- பல்கல / Multicellular
- தனிக்கல (unicellular) / Unicellular
- விலங்குகள் / Animals
- தாவரங்கள் / Plants
- -
பதில் / Answer
- எளிமையானவை / Simpler
- கட்டமைப்பு ரீதியில் சிக்கலானவை / Structurally complex
- சிறியவை / Smaller
- ஒளித்தொகுப்பற்றவை / Non-photosynthetic
- -
பதில் / Answer
- பெரிய உருவவியல் பல்வகைமை / Greater morphological diversity
- பூமியின் குளிர்வு / Earth's cooling
- ஒட்சிசன் குறைவு / Loss of oxygen
- இரும்பு வீழ்படிவு / Iron precipitation
- -
பதில் / Answer
- பச்சை அல்காக்கள் / Green algae
- சிறிய சிவப்பு அல்காக்கள் (red algae) / Small red algae
- பங்கசுக்கள் / Fungi
- சயனோபற்றீரியா / Cyanobacteria
- -
பதில் / Answer
- 2.7 பில்லியன் வருடம் / 2.7 bya
- 1.8 பில்லியன் வருடம் / 1.8 bya
- 1.2 பில்லியன் வருடம் / 1.2 bya
- 0.7 பில்லியன் வருடம் / 0.7 bya
- -
பதில் / Answer
- அல்கா, தாவரம், பங்கசு, விலங்கு / Algae, plants, fungi, animals
- பற்றீரியா மட்டும் / Only bacteria
- ஆர்க்கீபற்றீரியா / Archaebacteria
- வைரசுகள் / Viruses
- -
பதில் / Answer
- முதல் யூகாரியோற்றா / First eukaryote
- சயனோபற்றீரியா / Cyanobacteria
- முதல் உயிர்க்கல உயிர்ச்சுவடு (புறோகரியோற்றா) / First cell fossils (prokaryote)
- புரோடிஸ்ட் / Protist
- -
பதில் / Answer
- யூகாரியோற்றா → சயனோபற்றீரியா → புரோடிஸ்ட்
- சயனோபற்றீரியா → யூகாரியோற்றா → புரோடிஸ்ட்
- புரோடிஸ்ட் → யூகாரியோற்றா → சயனோபற்றீரியா
- யூகாரியோற்றா → புரோடிஸ்ட் → சயனோபற்றீரியா
- -
பதில் / Answer
- கார்பன்டையொட்சைட்டு / CO₂
- ஒட்சிசன் (O₂) / Oxygen
- மீத்தேன் / Methane
- அம்மோனியா / Ammonia
- ஐதரசன் / Hydrogen
பதில் / Answer
- நீர் O₂ ஐ மேலும் கரைக்க இயலாத நிலை / Water can dissolve no more O₂
- நீர் முழுவதும் வற்றுதல் / Water drying up
- இரும்பு கரைதல் / Iron dissolving
- O₂ முழுவதும் தீர்தல் / O₂ used up
- -
பதில் / Answer
- 3.5 பில்லியன் வருடம் / 3.5 bya
- 2.7 பில்லியன் வருடம் / 2.7 bya
- 1.8 பில்லியன் வருடம் / 1.8 bya
- 1.2 பில்லியன் வருடம் / 1.2 bya
- -
பதில் / Answer
- ஒட்சிசன் உற்பத்தி செய்யும் ஒளித்தொகுப்பு / Oxygen-generating photosynthetic
- ஒட்சிசனற்ற / Anaerobic only
- விலங்கு / Animal
- பங்கசு / Fungal
- -
பதில் / Answer
- ஒட்சிசன் குறைப்பு / It reduced oxygen
- பல்வகைமைக் கூர்ப்பைச் சடுதியாக அதிகரித்தது / It rapidly increased diversity of forms
- இரும்பை வீழ்படிவாக்கியது / It precipitated iron
- ஒளித்தொகுப்பை நிறுத்தியது / It stopped photosynthesis
- -
பதில் / Answer
- புறோகரியோற்றா / Prokaryote
- யூகாரியோற்றா / Eukaryote
- வைரஸ் / Virus
- பற்றீரியா / Bacterium
- -
பதில் / Answer
- பற்றீரிய குளோரோபில் / Chlorophyll-type pigment
- மெலனின் / Melanin
- ஹீமோகுளோபின் / Haemoglobin
- கரோட்டின் மட்டும் / Carotene only
- -
பதில் / Answer
- பரந்த வீச்சிலான தனிக்கல வடிவங்கள் / A great range of unicellular forms
- பெரிய மரங்கள் / Large trees
- முள்ளந்தண்டுயிரிகள் / Vertebrates
- பூச்சிகள் / Insects
- -
பதில் / Answer
- இரும்பு அயன் ஒட்சியேற்றம் / Iron-ion oxidation
- வளிமண்டல O₂ அதிகரிப்பு / Rise in atmospheric O₂
- பச்சையவுருமணித் தோற்ற துரிதம் / Faster chloroplast origin
- மனிதன் தோன்றல் / Origin of humans
- -
பதில் / Answer
- தனிக்கல மட்டும் / Unicellular only
- பல்கல வடிவங்கள் / Multicellular forms
- வைரஸ் / Viruses
- பற்றீரியா / Bacteria
- -
பதில் / Answer
- ஆரம்பகால யூகாரியோற்றா பல்வகைமை / Early eukaryotic diversity
- புறோகரியோற்றா மட்டும் / Only prokaryotes
- ஒட்சிசன் இல்லாமை / Absence of oxygen
- வைரஸ் தோற்றம் / Origin of viruses
- -
பதில் / Answer
- யூகாரியோற்றா / Eukaryotic
- புறோகரியோற்றா (சயனோபற்றீரியா) / Prokaryotic (cyanobacteria)
- விலங்குக்கலம் / Animal cells
- பங்கசுக்கலம் / Fungal cells
- -
பதில் / Answer
- சுதந்திர பற்றீரியா / Free-living bacteria
- வைரஸ் / Viruses
- கருத்துளைகள் / Nuclear pores
- ரைபோசோம் / Ribosomes
- -
பதில் / Answer
- 80S ரைபோசோம் / 80S ribosomes
- சொந்த வட்ட DNA, இரட்டைச் சவ்வு, 70S ரைபோசோம் / Own circular DNA, double membrane, 70S ribosomes
- கருவுறை / Nuclear envelope
- கலச்சுவர் / Cell wall
- -
பதில் / Answer
- 4.6 பில்லியன் வருடம் / 4.6 bya
- 2.7 பில்லியன் வருடம் / 2.7 bya
- 1.8 பில்லியன் வருடம் / 1.8 bya
- 1.2 பில்லியன் வருடம் / 1.2 bya
- -
பதில் / Answer
- முதல் ஒளித்தொகுப்புக்குரிய அங்கி எது, அதன் உயிர்ச்சுவடுகளின் காலம் என்ன? / Name the first photosynthetic organism and the age of its fossils. (2)
- ஒளித்தொகுப்பு எவ்வாறு கடல்நீரிலுள்ள இரும்பு அயன்களை மாற்றியது, பின் வளிமண்டல ஒட்சிசனை அதிகரித்தது என விளக்குக. / Explain how photosynthesis changed dissolved iron and then raised atmospheric oxygen. (3)
- முதல் யூகாரியோற்றாவின் காலத்தையும், அது தனிக்கலத்திலிருந்து பல்கல வடிவங்களாகக் கூர்ப்படைந்ததையும் கூறுக. / State when the first eukaryote arose and how it evolved from unicellular to multicellular forms. (3)
- பழமையான புரோடிஸ்ட் உயிர்ச்சுவடுகள் எதை ஒத்தவை, எப்போதைய காலத்தைச் சேர்ந்தவை? / The oldest protist fossils resembled what, and from when? (2)
மாதிரி விடை / Model answer
(ஆ) ஒளித்தொகுப்பால் வெளியான O₂ இரும்பு அயன் (Fe²⁺) ஐ ஒட்சியேற்றியது → இரும்பு வீழ்படிவான பின் மேலதிக O₂ நீரில் நிரம்பலடைந்தது → பின் வளிமண்டல ஒட்சிசன் அதிகரித்தது (இது பச்சையவுருமணித் தோற்றத்தைத் துரிதப்படுத்தியது). (3)
(இ) 1.8 பில்லியன் வருடம்; தனிக்கல யூகாரியோற்றா → பின்னர் பல்கல அங்கிகளாகக் (அல்கா/தாவரம்/பங்கசு/விலங்கு) கூர்ப்படைந்தன. (3)
(ஈ) சிறிய சிவப்பு அல்காக்களை ஒத்தவை; 1.2 பில்லியன் வருடங்களுக்கு முன். (2)
பூமியில் முதல் ஒளித்தொகுப்பு அங்கிகள் முதல் முதல் யூகாரியோற்றா வரையான கூர்ப்பு நிகழ்வுகளை, காலவரிசையுடனும் ஒவ்வொன்றின் முக்கியத்துவத்துடனும் விபரிக்க. / Describe the evolutionary events from the first photosynthetic organisms to the first eukaryote, with their timeline and significance.
விடைக் குறிப்புகள் / Answer outline
• 2.7 பில்லியன் — சயனோபற்றீரியா (முதல் ஒளித்தொகுப்பு அங்கி); O₂ வெளியீடு → Fe²⁺ ஒட்சியேற்றம் → இரும்பு வீழ்படிவு → நீர் O₂ நிரம்பல் → வளிமண்டல ஒட்சிசன் அதிகரிப்பு → பச்சையவுருமணித் தோற்ற துரிதம்.
• 1.8 பில்லியன் — முதல் (தனிக்கல) யூகாரியோற்றா; கட்டமைப்புச் சிக்கல் → உருவவியல் பல்வகைமைக் கூர்ப்பு.
• 1.2 பில்லியன் — பழமையான புரோடிஸ்ட் (சிறிய சிவப்பு அல்கா போன்றது).
• தனிக்கல → பல்கல வடிவங்கள் (அல்கா, தாவரம், பங்கசு, விலங்கு).
பதில் / Show answer
- நீலப்பச்சை பாக்டீரியா → ஒளிச்சேர்க்கை → O₂ உருவாக்கம்.
- O₂-புரட்சி → காற்றுவாழ் சுவாசம் சாத்தியமானது.
- உட்கரு = அகக்கூட்டுயிர்வாழ்வு (endosymbiosis): இழைமணி, பச்சையவுரு.