نظرية التوليف اللاأحيائي: ما هي وما هي الأسئلة التي تحاول الإجابة عليها

يعتبر فهم أصل الحياة ، بالنسبة للإنسان ، من أكثر القضايا التي يمكن اقتراحها تعقيدًا وصوفية. كيف نشأت الخلية ، الوحدة الأساسية للكائنات الحية ، من مركبات غير حية؟ ما هو السبب الكامن وراء ظهور الكائنات الحية من العناصر التي تتكون منها؟

إن المفهوم البسيط لـ "غير الحياة" معقد للغاية لفهمه لأنه ، على كوكب به أكثر من 8.7 مليون نوع مقدَّر (معظمها بدون اكتشف) ، فإن الحقيقة البسيطة المتمثلة في تصور الافتقار إلى المادة العضوية الواعية في مرحلة ما من تاريخ الأرض هي بلا شك تحديًا حتى لأفضل البشر. العلماء.

هنا سوف نستكشف موضوعًا يتجاوز مجرد وجود الإنسان ، بما أننا نحاول ذلك توضيح الفرضيات والافتراضات التي حاولت تفسير أصل الحياة في حياتنا كوكب. إنه نطاق التولد اللاأحيائي ونظرية التوليف اللاأحيائي، حيث يتعلق الأمر بشرح وجود الوجود من العدم.

• مقالات لها صلة: "أهم 10 نظريات حول أصل الحياة"

ما هي نظرية التوليف اللاأحيائي؟

نشأة Abiogenesis يشير إلى العملية الطبيعية لظهور الحياة من عدم وجودها ، أي بناءً على مادة خاملة، مركبات عضوية بسيطة. يقدر المجتمع العلمي أن أصل الحياة يعود إلى فترة مابين 4،410 مليون سنة ، عندما كان البخار من الماء بدأ يتكثف بانتظام على الأرض ، ومنذ 3770 مليون سنة ، كانت اللحظات الأولى فيها حياة.

تتضمن النظرية "الكلاسيكية" لأصل الحياة بعض العيوب اللوجستية التي لا يمكن التغلب عليها ، والتي تم تناولها في مقالات المراجعة العلمية. في حالات متعددة. لفهم التعقيد عند توضيح هذه العملية ، نقدم بعضًا منها:

• هذه الافتراضات تحجب مفهوم "الحياة" ذاته. لا يوجد استنتاج قابل للاختزال فيما يتعلق بالتوليف الذاتي للأشكال الحية في الزمكان.
• يقع إنتاج الكائنات الحية الأولى في البحار البدائية ، التي كانت ظروفها عدوانية للغاية بحيث لا يمكن لأي نوع من الحياة أن يزدهر.
• إنه يثبت أن البروتوبيونات "استقبلت" الحياة من خلال حقيقة بسيطة تتمثل في اكتساب بنية جزيئية معقدة.
• لكي يكون شيء ما على قيد الحياة ، فإن الحمض النووي مطلوب ، وهي حقيقة لا يمكن تصورها تقريبًا في بيئة قاسية مناخيًا مثل البحار البدائية.
• ماذا كان الأول ، البيضة أم الدجاجة؟ بمعنى ، كيف تتكاثر الكائنات الحية الأولى إذا افترضنا أنها لا تمتلك DNA أو RNA؟

حان الوقت للحصول على القليل من الميتافيزيقية ، لأن النقطة الثالثة في هذه القائمة تلفت انتباهنا بشكل خاص. لم نتمكن حتى من طلب جميع المواد المطلوبة لإحداث أبسط أنواع الخلايا على الإطلاق ، فقد تمكنا من الحصول على بنية تختبر الحياة، السبب الذي من أجله يجب أن يشكل "الكائن" شيئًا أكثر من مجموع كل أجزائه ، أليس كذلك؟

التوليف اللاأحيائي من الجزيئات العضوية: تجربة ميلر

لا يمكن تصور نظرية التوليف اللاأحيائي اليوم بدون تجربة ميلر ، التي كانت كذلك أجراه ستانلي ميللر وهارولد كلايتون أوري (عالم أحياء وكيميائي) في عام 1953 في جامعة شيكاغو. لمحاولة شرح أصل الحياة في بيئة معملية ، احتاج هؤلاء الخبراء إلى سلسلة من الحاويات والأنابيب الزجاجية متصلة ببعضها البعض في دائرة مغلقة.

بشكل عام ، يمكننا تلخيص التجربة في المفاهيم التالية: خليط من الماء والميثان والأمونيا وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين و الهيدروجين (المركبات التي من المحتمل أن تكون موجودة في وقت نشأة الحياة) وتعرض هذا لتفريغ كهربائي قدره 60.000 فولت في غاية القوة. طويل.

من هذه العناصر ، من الطاقة الموردة للنظام ومن الأنابيب الزجاجية المترابطة تم الحصول على جزيئات عضوية مختلفة ، بما في ذلك الجلوكوز وبعض الأحماض الأمينية. هذه المركبات ضرورية لتخليق البروتين بواسطة الخلايا ، أي أسس نموها وتطورها.

بعد هذه التجربة المذهلة ، تم تنفيذ أنواع مختلفة من الإجراء في ظروف معملية. بفضل التجارب التجريبية والأخطاء ، تم تحقيق المعالم التالية:

• لقد تمكنوا من تكوين ، من المركبات غير العضوية ، 17 من أصل 20 من الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات.
• تم تصنيع جميع قواعد البيورين والبيريميدين التي تسمح بتكوين النيوكليوتيدات ، والتي ترتبط بتكوين DNA و RNA في الخلية.
• تزعم إحدى الدراسات أنها خلقت نيوكليوتيدات من قواعد بيريميدين ، على الرغم من صعوبة تحقيق هذه العملية.
• تم إنشاء 9 من 11 وسطاء دورة كريبس.

على الرغم من كل هذه التطورات ، تفسير تكوين المادة العضوية من البقايا غير العضوية يمثل لغزًا. على سبيل المثال ، من المفترض أنه في وقت نشأة الحياة ، كان تركيز الميثان والأمونيا في لم يكن الجو عالياً ، وهذا هو السبب في أن التجربة التي أجريناها عليكم خسرت قليلاً قوة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن شرح أصل الجزيئات العضوية هو الخطوة الأولى لفهم ظهور الحياة ، ولكن كما رأينا ، يتطلب ارتباط الجزيئات شيئًا "خاصًا" ليتم تصوره حياة.

• قد تكون مهتمًا بـ: "نظرية التطور البيولوجي: ما هي وماذا تفسر"

فرضية أصل الحياة

للحصول على فرضية استجابة لأصل الحياة ، يجب أن تحل الشكوك التالية:

• كيف تم إنشاء الجزيئات الأساسية التي تحدد الحياة ، أي الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات (التجربة الموصوفة سابقًا يمكن أن تعطي إجابة جزئية).
• كيف ارتبطت هذه المركبات بإحداث جزيئات كبيرة ، أي الحمض النووي ، والحمض النووي الريبي والبروتينات (عملية تفسير أكثر صعوبة).
• كيف استطاعت هذه الجزيئات الكبيرة أن تتكاثر ذاتيًا (لا إجابة).
• كيف تم تحديد هذه الجزيئات الكبيرة في أشكال مستقلة منفصلة عن البيئة ، أي الخلية.

ربما تغطي تجربة ميلر ومتغيراتها ، إلى حد ما ، السؤالين الأولين. ومع ذلك ، فإن شرح بقية الأشياء المجهولة مهمة شاقة. في عام 2016 ، تمكنت دراسة نُشرت في مجلة Nature من التقدم خطوة إلى الأمام فيما يتعلق بهذه المشكلة: درس فيزياء "القطرات النشطة" الصغيرة ، المتكونة من فصل الجزيئات في مخاليط معقدة ناتجة عن تغيرات المرحلة. بعبارة أخرى ، كانت عبارة عن قطرات نشطة كيميائيًا تعيد تدوير المكونات الكيميائية داخل وخارج السائل المحيط.

الأمر المثير في هذه الدراسة هو أن الممارسين وجدوا أن هذه القطرات تميل إلى النمو لتصل إلى حجم الخلية ، وإلى حد ما ، مقسومة على عمليات مماثلة. قد يفترض هذا نموذجًا واضحًا لـ "الخلية الأولية الأولية" ، أي وجود كيانات مجزأة تحدث فيها العمليات الكيميائية على الرغم من حقيقة أنها لم تكن حية في حد ذاتها. بالطبع ، نحن نتحرك في مناطق يصعب فهمها ، لكن الفكرة العامة هي بعد ذلك: يتم إحراز تقدم علمي يحاول الإجابة على الأسئلة المسلمات.

فرضيات أخرى

التولد الذاتي على الأرض ، أو ما هو نفسه ، نظرية التوليف اللاأحيائي (خلق الحياة من المادة العضوية) إنها ليست الفرضيات الوحيدة التي تم اعتبارها لتفسير الحياة على كوكبنا. المثال الواضح على ذلك هو بانسبيرميا، تيار مختلف تمامًا يحاول تفسير وصول الكائنات الدقيقة الأولى على الأرض من خلال أجسام خارجية ، أي النيازك.

تم إجراء العديد من الاكتشافات فيما يتعلق بهذا الموضوع ، منذ ذلك الحين أظهرت بعض المستعمرات البكتيرية مقاومة لظروف الفضاء، الخروج من مدار كوكب والمدخل اللاحق. ومع ذلك ، لم يكن من الممكن التحقق من البقاء على قيد الحياة في المراحل الثلاث في نفس الوقت ، ومرة ​​أخرى ، نتعامل مع ظروف معملية.

تطرح فرضيات مثل البانسبيرميا أيضًا مشكلة في حد ذاتها ، لأنها تحاول شرح كيفية نشوء الحياة على الأرض ، ولكن ليس أصلها الفعلي. لهذا السبب ، فإن حقيقة أن ارتباط الجزيئات العضوية أدت إلى نشوء الحياة لا تزال مجهولة حتى يومنا هذا.

ملخص

كما استطعنا أن نرى ، منذ تجربة ميلر ، تم إحراز تقدم هائل فيما يتعلق بنظرية التوليف اللاأحيائي: من توليف ما يقرب من جميع الأحماض الأمينية حتى النيوكليوتيد ، لقد تمكنوا تقريبًا من تكوين "كل" العناصر الضرورية من مادة غير عضوية للخلية لتضع نفسها فيها يمشي.

لسوء الحظ ، يبقى السؤال: كيف ارتبطت هذه الجزيئات لتنتج الخلية؟ تحاول الأبحاث مثل تلك التي سبق وصفها ونشرها في مجلة Nature الإجابة على هذا السؤال ، من خلال دراسة "الخلايا البدائية" غير الحية المكونة من جزيئات عضوية تتفاعل مع البيئة بطريقة مشابهة للكيان الهاتف الخلوي. بالطبع ، هناك طريق طويل لنقطعه وتظل مسألة أصل الحياة صالحة.

المراجع الببليوجرافية:

• التولد الذاتي ، أصل الحياة على الأرض ، ناصيف نحلة صباغ ، مكتبة أوميغالفا.
• Menez، B.، Pisapia، C.، Andreani، M.، Jamme، F.، Vanbellingen، Q. P.، Brunelle، A.،... & Réfrégiers، M. (2018). التوليف اللاأحيائي للأحماض الأمينية في تجاويف الغلاف الصخري المحيطي. الطبيعة ، 564 (7734) ، 59-63.
• زويكر ، دي ، سيبولدت ، آر ، ويبر ، سي. أ. ، هايمان ، أ. أ ، وجوليشر ، ف. (2017). يوفر نمو وتقسيم القطرات النشطة نموذجًا للخلايا الأولية. فيزياء الطبيعة ، 13 (4) ، 408-413.