Teorie abiotické syntézy: co to je a na jaké otázky se snaží odpovědět

Pochopení původu života je pro lidskou bytost jedním z nejsložitějších a nejmystičtějších problémů, které lze navrhnout. Jak buňka, základní jednotka živých věcí, vznikla z neživých sloučenin? Jaký je základní důvod, který vedl ke vzniku živých bytostí z prvků, které je tvoří?

Jednoduchý koncept „neživota“ je nesmírně složitý na pochopení, protože na planetě s více než 8,7 miliony odhadovaných druhů (většina z nich bez objevit), prostý fakt, že si v určitém okamžiku v historii Země představí nedostatek vnímající organické hmoty, je bezpochyby výzvou i pro ty nejlepší z lidí. vědci.

Zde prozkoumáme téma, které přesahuje samotnou existenci lidské bytosti, protože se o to snažíme objasnit hypotézy a předpoklady, které se snažily vysvětlit vznik života v našem planeta. Jedná se o rozsah abiogeneze a teorie abiotické syntézy, kde jde o vysvětlení existence bytí z ničeho.

• Související článek: „10 nejlepších teorií původu života“

Jaká je teorie abiotické syntézy?

Abiogeneze se týká přirozený proces vzniku života z jeho neexistence, tedy na základě inertní hmoty

, jednoduché organické sloučeniny. Vědecká komunita odhaduje, že vznik života se datuje od období staré 4 410 milionů let, kdy pára Voda začala na Zemi pravidelně kondenzovat a před 3 770 miliony let, okamžiky, kdy se objevily první známky život.

„Klasická“ teorie původu života zahrnuje některé nepřekonatelné logistické nedostatky, které byly popsány ve vědeckých přehledových článcích. ve více případech. Abychom pochopili složitost při objasňování tohoto procesu, uvádíme některé z nich:

• Tyto postulace zakrývají samotný pojem „život“. Neexistuje žádný redukovatelný závěr ohledně samosyntézy živých forem v časoprostoru.
• Produkce prvních živých bytostí se nachází v primitivních mořích, jejichž podmínky byly příliš agresivní na to, aby se tam dařilo jakémukoli druhu života.
• Ukazuje, že protobionti „obdrželi“ život prostým faktem, že získali složitou molekulární strukturu.
• Aby bylo něco živé, je zapotřebí DNA, což je skutečnost téměř nepředstavitelná v prostředí tak klimaticky drsném, jako jsou primitivní moře.
• Co bylo první: vejce nebo kuře? To znamená, jak se replikovaly první živé bytosti, pokud předpokládáme, že neměly DNA nebo RNA?

Je čas trochu metafyzicky, protože třetí bod na tomto seznamu zvláště přitahuje naši pozornost. Ani objednáním všech látek potřebných k tomu, aby vznikl ten nejjednodušší typ buněk ze všech, se nám nepodařilo získat strukturu, která zažívá život., důvod, pro který „bytost“ musí tvořit něco víc než součet všech jejích částí, že?

Abiotická syntéza z organických molekul: Millerův experiment

Teorie abiotické syntézy by dnes nemohla vzniknout bez Millerova experimentu, který byl provedli v roce 1953 Stanley Miller a Harold Clayton Urey (biolog a chemik) na University of Chicago. Pokusit se vysvětlit původ života v laboratorním prostředí, tito odborníci potřebovali sérii skleněných nádob a trubic spojených dohromady v uzavřeném okruhu.

V obecných řádcích můžeme experiment shrnout do těchto pojmů: směs vody, metanu, čpavku, oxidu uhličitého, dusíku a vodík (sloučeniny možná přítomné v době vzniku života) a tento byl vystaven elektrickým výbojům 60 000 voltů při velmi vysoký.

Z těchto prvků, z energie dodávané do systému a z propojených skleněných trubic byly získány různé organické molekuly, včetně glukózy a některých aminokyselin. Tyto sloučeniny jsou nezbytné pro syntézu proteinů v buňkách, tedy pro základy jejich růstu a vývoje.

Po tomto neuvěřitelném experimentu byly v laboratorních podmínkách provedeny různé varianty postupu. Díky pokusům a omylům bylo dosaženo následujících milníků:

• Podařilo se jim vytvořit z anorganických sloučenin 17 z 20 aminokyselin, které tvoří bílkoviny.
• Byly syntetizovány všechny purinové a pyrimidinové báze, které umožňují tvorbu nukleotidů, které se spojují za vzniku DNA a RNA v buňce.
• Jedna studie tvrdí, že vytvořila nukleotidy z pyrimidinových bází, i když je tento proces mnohem obtížnější dosáhnout.
• Bylo vytvořeno 9 z 11 zprostředkovatelů Krebsova cyklu.

Přes všechny tyto pokroky, vysvětlení vzniku organické hmoty z anorganické zůstává hádankou. Například se předpokládá, že v době vzniku života se koncentrace metanu a čpavku v atmosféra nebyla vysoká, a proto experiment, který jsme vám vystavili, trochu ztrácí platnost. Kromě toho je vysvětlení původu organických molekul prvním krokem k pochopení vzniku organických molekul život, ale jak jsme viděli, asociace molekul vyžaduje něco „zvláštního“, aby bylo možné chápat jako život.

• Mohlo by vás zajímat: "Teorie biologické evoluce: co to je a co vysvětluje"

Hypotéza původu života

Aby byla hypotéza odpovědi na původ života, musí vyřešit následující pochybnosti:

• Jak byly vytvořeny esenciální molekuly, které definují život, tedy aminokyseliny a nukleotidy (částečnou odpověď může dát dříve popsaný experiment).
• Jak byly tyto sloučeniny spojeny, aby vznikly makromolekuly, tedy DNA, RNA a proteiny (mnohem složitější proces vysvětlení).
• Jak se tyto makromolekuly mohly samy reprodukovat (bez odpovědi).
• Jak byly tyto makromolekuly ohraničeny v autonomních formách oddělených od prostředí, tedy buňky.

Možná, že Millerův experiment a jeho varianty pokrývají do jisté míry první dvě otázky. I tak je ale vysvětlení zbytku neznámých skličující úkol. V roce 2016 se studii v časopise Nature podařilo jít v souvislosti s tímto problémem ještě o krok dále: studoval fyziku malých "aktivních kapiček", tvořených segregací molekul ve složitých směsích vyplývajících z fázových změn. Jinými slovy, byly to chemicky aktivní kapičky, které recyklovaly chemické složky dovnitř a ven z okolní kapaliny.

Na této studii je fascinující, že praktici zjistili, že tyto kapičky měly tendenci růst do velikosti buňky a do určité míry byly rozděleny podobnými procesy. To by mohlo předpokládat jasný model pro „prebiotickou protobuňku“, tj. existence oddělených entit, ve kterých dochází k chemickým procesům navzdory skutečnosti, že nebyly živé samy o sobě. Samozřejmě se pohybujeme v oblastech, které jsou těžko pochopitelné, ale obecná myšlenka je další: jsou učiněny vědecké pokroky, které se snaží odpovědět na otázky postuláty.

Jiné hypotézy

Abiogeneze na Zemi, nebo co je totéž, teorie abiotické syntézy (stvoření života z organické hmoty) Nejsou to jediné hypotézy, které se považují za vysvětlení života na naší planetě. Jasným příkladem toho je panspermie, zcela jiný proud, který se snaží vysvětlit příchod prvních mikroorganismů na Zemi prostřednictvím exogenních těles, tedy meteoritů.

Od té doby bylo na toto téma učiněno mnoho objevů některé bakteriální kolonie prokázaly odolnost vůči vesmírným podmínkám, odchod z oběžné dráhy planety a následný vstup. Přesto se nepodařilo ověřit přežití ve 3 stádiích současně a opět se zabýváme laboratorními podmínkami.

Hypotézy, jako je panspermie, také představují problém samy o sobě, protože se snaží vysvětlit, jak život na Zemi přišel, ale ne jeho skutečný původ. Z tohoto důvodu zůstává skutečnost, že spojení organických molekul dalo vzniknout životu, dodnes skutečnou neznámou.

souhrn

Jak jsme mohli vidět, od Millerova experimentu byly učiněny obrovské pokroky, pokud jde o teorii abiotické syntézy: od syntézy téměř všechny aminokyseliny až po nukleotid, téměř dokázaly vytvořit z anorganické hmoty „všechny“ potřebné prvky, do kterých se buňka vloží. Březen.

Bohužel zůstává otázka: jak se tyto molekuly spojily, aby daly vzniknout buňce? Výzkum, jako je ten, který byl dříve popsán a publikován v časopise Nature, se snaží na tuto otázku odpovědět studium neživých „protobuněk“ složených z organických molekul, které reagují s prostředím podobně jako entita mobilní telefon. Samozřejmě je před námi dlouhá cesta a otázka původu života zůstává platná.

Bibliografické odkazy:

• Abiogeneze, Původ života na Zemi, Nasif Nahle Sabag, Knihovna Omegalfa.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Réfrégiers, M. (2018). Abiotická syntéza aminokyselin v zákoutích oceánské litosféry. Nature, 564 (7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A. a Julicher, F. (2017). Růst a dělení aktivních kapiček poskytuje model pro protobuňky. Nature Physics, 13(4), 408-413.