Glavne teorije abiogeneze



The abiogenezo Nanaša se na vrsto procesov in korakov, ki so izvirali iz prvih oblik življenja na zemlji, začenši z inertnimi monomernimi bloki, ki so sčasoma povečali njihovo kompleksnost. V luči te teorije je življenje nastalo iz neživih molekul pod ustreznimi pogoji.

Verjetno je, da bo po evoluciji abiogeneze preprosti življenjski sistem biološka evolucija povzročila nastanek vseh zapletenih oblik življenja, ki obstajajo danes..

Nekateri raziskovalci verjamejo, da bi se morali procesi abiogeneze zgoditi vsaj enkrat v zgodovini Zemlje, da bi nastali hipotetični organizem LUCA ali zadnji univerzalni skupni prednik (kratic v angleščini)., zadnji univerzalni skupni prednik), pred približno 4 milijardami let.

Predlaga se, da ima LUCA genetsko kodo, ki temelji na molekuli DNA, ki s štirimi bazami, združenimi v triplete, kodira za 20 vrst aminokislin, ki tvorijo beljakovine. Raziskovalci, ki poskušajo razumeti izvor življenja, preučujejo procese abiogeneze, ki so sprožili LUCA.

Odgovor na to vprašanje je bil široko zastavljen vprašanje in je pogosto zajet v megli skrivnosti in negotovosti. Iz tega razloga je na stotine biologov predlagalo vrsto teorij, ki zajemajo od nastanka primordne juhe do razlag, povezanih s ksenobiologijo in astrobiologijo..

Indeks

  • 1 Kaj vsebuje??
  • 2 Izvor življenja: teorije
    • 2.1 Teorija spontane generacije
    • 2.2 Zavrnitev spontane generacije
    • 2.3 Prispevki Pasteurja
    • 2.4 Panspermija    
    • 2.5 Kemosintetična teorija
    • 2.6 Eksperiment Miller in Urey
    • 2.7 Nastajanje polimerov
    • 2.8 Usklajevanje rezultatov Millerja in Pasteurja
    • 2.9 Svet RNA
  • 3 Sedanje predstave o izvoru življenja
  • 4 Pogoji biogeneze in abiogeneze
  • 5 Reference

Od česa je sestavljen??

Teorija abiogeneze temelji na kemijskem procesu, s katerim so iz brezživih predhodnikov nastale enostavnejše oblike življenja.

Predvideva se, da se je proces abiogeneze pojavil neprekinjeno, v nasprotju s pojavom nenadnega pojava sreče. Ta teorija torej predpostavlja obstoj kontinuuma med neživo snovjo in prvimi živimi sistemi.

Podobno se predlaga vrsta različnih scenarijev, kjer bi lahko začetek življenja začel iz anorganskih molekul. Na splošno so ta okolja skrajna in se razlikujejo od trenutnih razmer na zemlji.

Ti domnevni prebiotični pogoji so pogosto reproducirani v laboratoriju, da bi poskušali ustvariti organske molekule, kot sta znani eksperiment Miller in Urey..

Izvor življenja: teorije

Izvor življenja je ena od najbolj spornih tem, ki so jo znanstveniki in filozofi obravnavali že od časa Aristotela. Po mnenju tega pomembnega misleca bi lahko razpadajočo materijo zaradi spontanega delovanja narave spremenili v življenje z življenjem.

Abiogenezo v luči aristotelovske misli lahko povzamemo v njegovem slavnem stavku omne vivum ex vivo, kar pomeni "vse življenje prihaja iz življenja".

Dalje, precej veliko modelov, teorij in špekulacij je poskušalo pojasniti razmere in procese, ki so privedli do izvora življenja..

V nadaljevanju bomo opisali najpomembnejše teorije, tako z zgodovinskega kot znanstvenega vidika, ki so skušale pojasniti izvor prvih živih sistemov:

Teorija spontane generacije

Na začetku 17. stoletja je bilo postavljeno, da iz življenjskih elementov lahko nastanejo življenjske oblike. Teoretijo spontane generacije so široko sprejeli misleci časa, ko je imela podporo katoliške cerkve. Tako bi lahko živa bitja kalila tako starše kot nežive snovi.

Med najbolj znanimi primeri te teorije je pojav črvov in drugih žuželk v razkrojenem mesu, žabe, ki so se pojavile iz blata in miši, ki so nastale iz umazanih oblačil in znoja..

Pravzaprav so obstajali recepti, ki so obljubljali ustvarjanje živih živali. Na primer, da bi lahko ustvarili miši iz neživega materiala, smo morali združiti zrna pšenice z umazanimi oblačili v temnem okolju in z dnem, ko se pojavijo živi glodavci.

Zagovorniki te mešanice so trdili, da so človeški znoj v oblačilih in fermentacija pšenice povzročitelji življenja..

Zavrnitev spontane generacije

V sedemnajstem stoletju so začeli opažati pomanjkljivosti in pomanjkljivosti v trditvah teorije spontane generacije. Šele leta 1668 je italijanski fizik Francesco Redi razvil ustrezen eksperimentalni načrt, da bi ga zavrnil.

V svojih nadzorovanih poskusih je Redi v sterilne posode dala fino narezane mesne dele, zavite v muslin. Te kozarce so pravilno prekrili z gazo, tako da nič ne more priti v stik z mesom. Poleg tega je eksperiment povedal z drugo serijo steklenic, ki niso bile zajete.

Sčasoma so črvi opazili le v kozarcih, ki so jih odkrili, saj so muhe lahko prosto vstopale in odlagale jajca. V primeru kozarcev s pokrovčkom so bila jajca nameščena neposredno na gazo.

Na enak način je raziskovalec Lazzaro Spallanzani razvil vrsto poskusov za zavrnitev prostorov spontane generacije. Za to je izdelal vrsto juh, ki jih je podvrgel daljšemu vrenju, da bi uničil katerikoli mikroorganizem, ki bo tam živel..

Vendar pa so zagovorniki spontane generacije trdili, da je bila količina toplote, ki so ji bile izpostavljene juhe, pretirana in da je uničila "vitalno silo"..

Prispevki Pasteurja

Kasneje, leta 1864, se je francoski biolog in kemik Louis Pasteur odločil odpraviti postulat spontane generacije..

Za izpolnitev tega cilja je Pasteur izdelal steklene posode, ki so jih poznali kot "labodji vratovi", saj so bili na konicah dolgi in ukrivljeni, kar je preprečilo vstop kakršnega koli mikroorganizma..

V teh posodah je Pasteur kuhal vrsto juh, ki so ostale sterilne. Ko se je vrat ene od njih zlomil, se je onesnažil in mikroorganizmi so se v kratkem času razmnožili.

Dokazi, ki jih je predložil Pasteur, so bili neizpodbitni, saj je uspelo uničiti teorijo, ki je trajala več kot 2500 let.

Panspermija    

V začetku 20. stoletja je švedski kemik Svante Arrhenius napisal knjigo z naslovomUstvarjanje svetovV katerem je predlagal, da je življenje prišlo iz vesolja skozi spore, odporne na ekstremne pogoje.

Logika je, da je bila teorija pantpermije obdana s precej polemikami, poleg tega pa ni resnično pojasnila izvora življenja..

Kemosintetična teorija

Pri proučevanju Pasteurjevih poskusov je eden od posrednih ugotovitev njegovega dokaza, da se mikroorganizmi razvijajo le od drugih, to je, da lahko življenje pride samo iz življenja. Ta pojav se je imenoval "biogeneza"..

Po tej perspektivi bi se pojavile teorije kemijske evolucije, ki bi jih vodili ruski Alexander Oparin in Anglež John D. S. Haldane..

Ta vizija, imenovana tudi kemosintetična teorija Oparin-Haldane, predlaga, da je zemlja v prebiotičnem okolju imela atmosfero, ki ji je manjkalo kisika in je vsebovala veliko vodnih hlapov, metana, amoniaka, ogljikovega dioksida in vodika.. 

V tem okolju so obstajale različne sile, kot so električni pretoki, sončno sevanje in radioaktivnost. Te sile so delovale na anorganske spojine, kar je povzročilo nastanek večjih molekul in ustvarilo organske molekule, znane kot prebiotične spojine.

Eksperiment Miller in Urey

Sredi petdesetih let so raziskovalci Stanley L. Miller in Harold C. Urey uspeli ustvariti iznajdljiv sistem, ki je simuliral domnevne prednike vzdušja na zemlji po teoriji Oparin-Haldane..

Stanley in Urey sta dokazala, da lahko v teh "primitivnih" pogojih preproste anorganske spojine izvirajo iz kompleksnih organskih molekul, nujnih za življenje, kot so aminokisline, maščobne kisline, sečnina..

Nastajanje polimerov

Čeprav prej omenjeni poskusi kažejo na verjeten način, s katerim izvirajo biomolekule, ki so del živih sistemov, ne kažejo nobene razlage procesa polimerizacije in povečanja kompleksnosti..

Obstaja več modelov, ki poskušajo pojasniti to vprašanje. Prva vključuje trdne mineralne površine, kjer lahko povišana površina in silikati delujejo kot katalizatorji za molekule ogljika.

V oceanskih globinah so hidrotermalni ventili ustrezen vir katalizatorjev, kot sta železo in nikelj. Glede na poskuse v laboratorijih te kovine sodelujejo v polimerizacijskih reakcijah.

Končno, v jamah oceanov obstajajo vroče ribnike, ki s postopki izhlapevanja lahko dajejo prednost koncentraciji monomerov, kar spodbuja nastajanje bolj kompleksnih molekul. V tej predpostavki temelji hipoteza "primordialne juhe".

Usklajevanje rezultatov Millerja in Pasteurja

Po vrstnem redu idej, o katerih smo razpravljali v prejšnjih poglavjih, smo ugotovili, da so Pasterovi poskusi dokazali, da življenje ne izhaja iz inertnih materialov, medtem ko dokazi Millerja in Ureya kažejo, da če se pojavi, ampak na molekularni ravni.

Da bi lahko oba rezultata uskladili, je treba upoštevati, da je sestava zemeljske atmosfere danes popolnoma drugačna od prebiotične atmosfere..

Kisik, ki je prisoten v trenutni atmosferi, deluje kot "uničevalec" molekul v formaciji. Prav tako je treba upoštevati, da viri energije, ki naj bi spodbujali nastajanje organskih molekul, niso več prisotni s frekvenco in intenzivnostjo prebiotičnega okolja..

Vse oblike življenja na Zemlji so sestavljene iz niza velikih strukturnih blokov in biomolekul, imenovanih beljakovine, nukleinske kisline in lipidi. Z njimi lahko "zgradite" osnovo trenutnega življenja: celice.

V celici se življenje ohranja in na tem principu se Pasteur opira na to, da mora potrditi, da mora vsako živo bitje izhajati iz drugega že obstoječega..

Svet RNA

Vloga avtokatalize med abiogenezo je ključna, zato je ena najbolj znanih hipotez o izvoru življenja svet RNA, ki predpostavlja začetek iz enostavnih verižnih molekul s sposobnostjo samopodprave..

Ta pojem RNA kaže, da prvi biokatalizatorji niso bile molekule beljakovinske narave, ampak molekule RNA - ali polimer, podoben temu - s sposobnostjo izvajanja katalize..

Ta predpostavka temelji na lastnostih RNA, da sintetizira kratke fragmente z uporabo popuščanja, ki usmerja proces, poleg pospeševanja tvorbe peptidov, estrov in glikozidnih vezi..

V skladu s to teorijo je bila dedna RNA povezana z nekaterimi kofaktorji, kot so kovine, pirimidini in aminokisline. Z napredovanjem in povečanjem kompleksnosti v presnovi se pojavi sposobnost sinteze polipeptidov.

V evoluciji je RNA nadomestila bolj kemično stabilna molekula: DNA.

Sedanje predstave o izvoru življenja

Trenutno obstaja sum, da je življenje nastalo v skrajnem scenariju: oceanska območja blizu vulkanskih dimnikov, kjer lahko temperature dosežejo 250 ° C in atmosferski tlak preseže 300 atmosfer..

Ta sum se pojavlja zaradi raznolikosti oblik življenja v teh sovražnih regijah in to načelo je znano kot "vroča svetovna teorija"..

Ta okolja so kolonizirali arhebakterije, organizmi, ki so sposobni rasti, razvoja in razmnoževanja v ekstremnih okoljih, verjetno zelo podobni prebiotičnim pogojem (vključno z nizko koncentracijo kisika in visokimi ravnmi CO).2).

Toplotna stabilnost teh okolij, zaščita, ki jo zagotavljajo pred nenadnimi spremembami, in stalni pretok plinov so nekateri od pozitivnih lastnosti, zaradi katerih morsko dno in vulkanski dimniki ustrezajo okolju za nastanek življenja..

Izraza biogeneza in abiogeneza

Leta 1974 je priznani raziskovalec Carl Sagan objavil članek, ki pojasnjuje uporabo izrazov biogeneza in abiogeneza. Po Saganu sta bila oba izraza zlorabljena v členih, povezanih s pojasnili o izvoru prvih živih oblik.

Med temi napakami je uporaba biogeneze kot lastnega antonima. To pomeni, da se biogeneza uporablja za opis izvora življenja iz drugih živih oblik, medtem ko se abiogeneza nanaša na izvor življenja iz nežive snovi.

V tem smislu se sodobna biokemična pot šteje za biogeno in prebiološko presnovno pot je abiogenska. Zato je treba posebno pozornost nameniti uporabi obeh izrazov.

Reference

  1. Bergman, J. (2000). Zakaj je abiogeneza nemogoča. Četrtletno društvo za raziskovalno ustvarjanje, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Izvor življenja: kaj vemo, kaj vemo in kaj ne bomo nikoli vedeli. Odprta biologija, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Življenje: znanost o biologiji. Ed Panamericana Medical.
  4. Sagan, C. (1974). O izrazih "biogeneza" in "abiogeneza". Začetki življenja in evolucija biosfer, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Ksenobiologija: nova oblika življenja kot končno orodje biološke varnosti. Bioesays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogeneza kot teoretični izziv: nekaj refleksij. Jourteoretske biologije, 402, 18-20.