Glavne teorije abiogeneze



 samozačeće Odnosi se na niz procesa i koraka koji su nastali prvim oblicima života na zemlji, počevši od inertnih monomernih blokova, koji su tijekom vremena uspjeli povećati njihovu složenost. U svjetlu te teorije, život je nastao iz neživih molekula, pod odgovarajućim uvjetima.

Vrlo je vjerojatno da će nakon što je abiogeneza proizvela jednostavne sustave života, biološka evolucija djelovati tako da potakne sve složene oblike života koji postoje danas..

Neki istraživači vjeruju da su se procesi abiogeneze trebali dogoditi barem jednom u povijesti Zemlje kako bi se stvorio hipotetski organizam LUCA ili posljednji univerzalni zajednički predak (kratica na engleskom jeziku)., posljednji univerzalni zajednički predak), prije oko 4 milijarde godina.

Pretpostavlja se da bi LUCA trebala imati genetski kod temeljen na molekuli DNA, koja je sa svoje četiri baze grupirana u trojke, kodificirana za 20 vrsta aminokiselina koje tvore proteine. Istraživači koji pokušavaju razumjeti porijeklo života proučavaju procese abiogeneze koji su doveli do nastanka LUCA.

Odgovor na ovo pitanje bio je u velikoj mjeri upitan i često je pokriven maglom misterija i neizvjesnosti. Iz tog razloga, stotine biologa su predložile niz teorija koje uključuju od nastanka primordijalne juhe do objašnjenja vezanih uz ksenobiologiju i astrobiologiju..

indeks

  • 1 Od čega se sastoji??
  • 2 Podrijetlo života: teorije
    • 2.1 Teorija spontane generacije
    • 2.2. Pobijanje spontane generacije
    • 2.3 Doprinosi Pasteura
    • 2.4 Panspermija    
    • 2.5 Teorija kemosintetike
    • 2.6 Eksperiment Millera i Ureya
    • 2.7 Formiranje polimera
    • 2.8 Usklađivanje rezultata Millera i Pasteura
    • 2.9 Svijet RNA
  • 3. Sadašnje koncepcije porijekla života
  • 4 Pojmovi biogeneze i abiogeneze
  • 5 Reference

Od čega se sastoji??

Teorija abiogeneze temelji se na kemijskom procesu kojim se iz beživotnih prekursora pojavljuju jednostavniji oblici života.

Pretpostavlja se da se proces abiogeneze odvijao kontinuirano, za razliku od pogleda na pojavu koji se naglo javlja u slučaju sreće. Dakle, ova teorija pretpostavlja postojanje kontinuuma između neživih materija i prvih živih sustava.

Isto tako, predlaže se niz različitih scenarija u kojima bi početak života mogao početi od anorganskih molekula. Općenito, ta su okruženja ekstremna i različita od trenutnih uvjeta Zemlje.

Ovi navodni prebiotički uvjeti često se reproduciraju u laboratoriju kako bi se pokušalo generirati organske molekule, kao što je poznati eksperiment Miller i Urey..

Podrijetlo života: teorije

Postanak života bio je jedna od najkontroverznijih tema znanstvenika i filozofa još od vremena Aristotela. Prema ovom važnom misliocu, raspadna materija se može pretvoriti u životinje zahvaljujući spontanom djelovanju prirode.

Abiogeneza u svjetlu aristotelovske misli može se sažeti u njegovom poznatom izrazu omne vivum ex vivo, što znači "sav život dolazi iz života".

Zatim, prilično velik broj modela, teorija i spekulacija pokušao je razjasniti uvjete i procese koji su doveli do porijekla života..

U nastavku ćemo opisati najistaknutije teorije, s povijesnog i znanstvenog stajališta, koje su nastojale objasniti podrijetlo prvih živih sustava:

Teorija spontane generacije

Početkom 17. stoljeća postulirano je da se iz beživotnih elemenata mogu pojaviti oblici života. Teorija spontane generacije široko je prihvaćena od strane mislilaca tog vremena jer je imala podršku Katoličke crkve. Tako bi živa bića mogla klijati i svoje roditelje i neživu materiju.

Među najpoznatijim primjerima koji su upotrijebili ovu teoriju je pojava crva i drugih kukaca u raspadnutom mesu, žaba koje su se pojavile iz blata i miševa koji su se pojavili iz prljave odjeće i znoja..

Zapravo, postojali su recepti koji su obećavali stvaranje živih životinja. Primjerice, da bismo mogli stvoriti miševe iz neživog materijala, morali smo kombinirati žitarice pšenice s prljavom odjećom u mračnom okruženju i sa pojavljivanjem živih glodavaca.

Zagovornici ove mješavine tvrdili su da su ljudski znoj u odjevnim predmetima i fermentacija pšenice agenti koji su usmjerili formiranje života.

Odbijanje spontane generacije

U sedamnaestom stoljeću počeo je primjećivati ​​nedostatke i praznine u tvrdnjama o teoriji spontane generacije. Tek 1668. talijanski fizičar Francesco Redi osmislio je odgovarajući eksperimentalni dizajn kako bi ga odbacio.

U svojim kontroliranim pokusima Redi je u sterilne posude stavljao sitno narezane komade mesa umotane u muslin. Te su posude pravilno prekrivene gazom, tako da ništa nije moglo doći u dodir s mesom. Osim toga, eksperiment je ispričan s još jednom serijom boca koje nisu bile pokrivene.

Prolazeći dani, crvi su se promatrali samo u posudama koje su otkrivene, jer su muhe mogle slobodno ulaziti i odlagati jaja. U slučaju staklenih posuda, jaja su stavljena izravno na gazu.

Na isti način, istraživač Lazzaro Spallanzani razvio je niz eksperimenata kako bi odbacio pretpostavke spontane generacije. Za to je razradio niz bujona koje je podvrgnuo produženom ključanju kako bi uništio bilo koji mikroorganizam koji će tamo živjeti.

Međutim, zagovornici spontane generacije tvrdili su da je količina topline kojoj su bujoni izloženi bila prekomjerna i uništila "vitalnu silu".

Prilozi iz Pasteura

Kasnije, 1864. godine, francuski biolog i kemičar Louis Pasteur nastojao je stati na kraj postulatima spontane generacije.

Kako bi ispunio taj cilj, Pasteur je izradio staklene posude poznate kao "labudovi vratovi", jer su bile dugačke i zakrivljene na vrhovima, čime je spriječen ulaz bilo kojeg mikroorganizma..

Pasteur je u tim spremnicima prokuhao niz bujona koji su ostali sterilni. Kada se vrat jednog od njih slomio, on je postao kontaminiran i mikroorganizmi su se razmnožili u kratkom vremenu.

Dokaz koji je dao Pasteur bio je nepobitan, uspijevajući srušiti teoriju koja je trajala više od 2500 godina.

panspermia    

Početkom 19. stoljeća švedski kemičar Svante Arrhenius napisao je knjigu pod naslovom "Stvaranje svjetovaU kojem je sugerirao da je život došao iz svemira kroz spore otporne na ekstremne uvjete.

Logično, teorija panspermije bila je okružena brojnim kontroverzama, osim što zapravo nije pružila objašnjenje za nastanak života..

Teorija kemosinteze

U ispitivanju Pasteurovih eksperimenata, jedan od neizravnih zaključaka njegovih dokaza je da se mikroorganizmi razvijaju samo od drugih, to jest, život može doći samo iz života. Ovaj fenomen nazvan je "biogeneza".

Slijedeći tu perspektivu, pojavile bi se teorije kemijske evolucije na čelu s ruskim Aleksandrom Oparinom i Englezom Johnom S. S. Haldaneom..

Ta vizija, također nazvana kemosintetička teorija Oparin-Haldane, predlaže da je u prebiotičkom okruženju zemlja imala atmosferu bez kisika i visoku vodenu paru, metan, amonijak, ugljični dioksid i vodik, tako da je bila jako reducirana.. 

U tom okruženju postojale su različite sile kao što su električna pražnjenja, sunčevo zračenje i radioaktivnost. Te su sile djelovale na anorganske spojeve, što je dovelo do stvaranja većih molekula, stvarajući organske molekule poznate kao prebiotički spojevi.

Miller i Urey eksperiment

Sredinom pedesetih godina prošlog stoljeća istraživači Stanley L. Miller i Harold C. Urey uspjeli su stvoriti genijalni sustav koji je simulirao pretpostavljene uvjete atmosfere na zemlji u skladu s teorijom Oparin-Haldane.

Stanley i Urey su dokazali da pod tim "primitivnim" uvjetima jednostavni anorganski spojevi mogu potjecati iz kompleksnih organskih molekula, neophodnih za život, kao što su aminokiseline, masne kiseline, urea, među ostalima..

Formiranje polimera

Iako prethodno spomenuti eksperimenti upućuju na uvjerljiv način na koji su nastale biomolekule koje su dio živih sustava, ne sugeriraju nikakvo objašnjenje procesa polimerizacije i povećanje složenosti..

Postoji nekoliko modela koji pokušavaju razjasniti ovo pitanje. Prvi obuhvaća čvrste mineralne površine, gdje povišena površina i silikati mogu djelovati kao katalizatori za molekule ugljika.

U dubinama oceana, hidrotermalni otvori su prikladan izvor katalizatora, kao što su željezo i nikal. Prema eksperimentima u laboratorijima, ti metali sudjeluju u reakcijama polimerizacije.

Konačno, u jamama oceana postoje vruća jezerca, koja putem procesa isparavanja mogu pogodovati koncentraciji monomera, potičući formiranje složenijih molekula. U toj pretpostavci temelji se hipoteza o "primordijalnoj juhi".

Usklađivanjem rezultata Millera i Pasteura

Slijedeći redoslijed ideja o kojem se raspravljalo u prethodnim odjeljcima, imamo da su Pasteurovi eksperimenti dokazali da život ne proizlazi iz inertnih materijala, dok dokazi Millera i Ureya ukazuju na to da se, ako se dogodi, ali na molekularnoj razini.

Da bi se oba rezultata mogla pomiriti, potrebno je imati na umu da je sastav zemljine atmosfere danas potpuno drugačiji od prebiotičke atmosfere..

Kisik prisutan u trenutnoj atmosferi funkcionirao bi kao "razarač" molekula u formaciji. Također je potrebno uzeti u obzir da izvori energije koji navodno potiču stvaranje organskih molekula više nisu prisutni s učestalošću i intenzitetom prebiotičkog okruženja..

Svi oblici života prisutni na Zemlji sastavljeni su od niza velikih strukturnih blokova i biomolekula, zvanih proteini, nukleinske kiseline i lipidi. S njima možete "graditi" temelj trenutnog života: stanice.

U ćeliji je život ovjekovječen, a na tom se principu Pasteur temelji na tome da potvrdi da svako živo biće mora doći iz drugog već postojećeg.

Svijet RNA

Uloga autokatalize tijekom abiogeneze je ključna, stoga je jedna od najpoznatijih hipoteza o podrijetlu života ona u svijetu RNA, koja pretpostavlja početak od jednostavnih lančanih molekula s kapacitetom samo-replikacije.

Ovaj pojam RNA sugerira da prvi biokatalizatori nisu bile molekule proteinske prirode, već RNA molekule - ili polimer sličan ovome - sa sposobnošću izvođenja katalize.

Ova pretpostavka se temelji na svojstvu RNA da sintetizira kratke fragmente koristeći temperiranje koje usmjerava proces, uz promicanje formiranja peptida, estera i glikozidnih veza..

Prema toj teoriji, predaka RNA bila je povezana s nekim kofaktorima kao što su metali, pirimidini i aminokiseline. S napredovanjem i povećanjem kompleksnosti u metabolizmu javlja se sposobnost sinteze polipeptida.

Tijekom evolucije RNA je zamijenjena kemijski stabilnijom molekulom: DNA.

Suvremene predodžbe o podrijetlu života

Trenutno se sumnja da je život nastao u ekstremnom scenariju: oceanska područja u blizini vulkanskih dimnjaka gdje temperatura može doseći 250 ° C, a atmosferski tlak prelazi 300 atmosfera.

Ova sumnja nastaje zbog raznolikosti oblika života koji se nalaze u ovim neprijateljskim regijama i ovaj princip je poznat kao "vruća svjetska teorija"..

Ta su okruženja kolonizirana arheobakterijama, organizmima sposobnim za rast, razvoj i reprodukciju u ekstremnim uvjetima, vjerojatno vrlo sličnim prebiotičkim uvjetima (uključujući niske koncentracije kisika i visoke razine CO).2).

Termička stabilnost ovih sredina, zaštita koju pružaju od iznenadnih promjena i konstantan protok plinova, neki su od pozitivnih atributa koji čine morsko dno i vulkanske dimnjake pogodnim okruženjem za nastanak života..

Pojmovi biogeneza i abiogeneza

Godine 1974. renomirani istraživač Carl Sagan objavio je članak koji objašnjava uporabu termina biogeneza i abiogeneza. Prema Saganu, oba su pojma zloupotrijebljena u člancima koji se odnose na objašnjenja podrijetla prvih živih oblika.

Među tim pogreškama koristi se pojam biogeneza kao vlastiti antonim. To jest, biogeneza se koristi za opisivanje podrijetla života iz drugih živih oblika, dok se abiogeneza odnosi na podrijetlo života iz neživih materija.

U tom smislu, suvremeni biokemijski put smatra se biogenim, a prebiološki metabolički put je abiogeničan. Stoga je potrebno obratiti posebnu pozornost na korištenje oba termina.

reference

  1. Bergman, J. (2000). Zašto je abiogeneza nemoguća. Društvo za istraživanje stvaranja kvartalno, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Podrijetlo života: ono što znamo, ono što znamo i što nikad nećemo znati. Otvorena biologija, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Život: znanost o biologiji. Ed Panamericana Medical.
  4. Sagan, C. (1974). O pojmovima 'biogeneza' i 'abiogeneza'. Podrijetlo života i evolucija biosfere, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Ksenobiologija: novi oblik života kao krajnji alat za biološku sigurnost. Bioessays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogeneza kao teorijski izazov: Neka razmišljanja. jourteorijske biologije, 402, 18-20.