Teorien om abiotisk syntese: hvad det er, og hvilke spørgsmål den forsøger at besvare

At forstå livets oprindelse er for mennesket et af de mest komplekse og mystiske spørgsmål, der kan foreslås. Hvordan opstod cellen, den grundlæggende enhed af levende ting, fra ikke-levende forbindelser? Hvad er den underliggende årsag, der førte til fremkomsten af ​​levende væsener fra de elementer, der udgør dem?

Det simple begreb "ikke-liv" er enormt komplekst at forstå, fordi det på en planet med mere end 8,7 millioner anslåede arter (de fleste af dem uden opdage), er den simple kendsgerning at forestille sig manglen på sansende organisk stof på et tidspunkt i Jordens historie uden tvivl en udfordring selv for de bedste mennesker. videnskabsmænd.

Her vil vi udforske et emne, der går ud over selve menneskets eksistens, da vi forsøger at belyse de hypoteser og antagelser, der har forsøgt at forklare livets oprindelse i vores planet. Det er omfanget af abiogenese og teorien om abiotisk syntese, hvor det handler om at forklare eksistensen af ​​væren fra ingenting.

• Relateret artikel: "Top 10 teorier om livets oprindelse"

Hvad er teorien om abiotisk syntese?

Abiogenese refererer til naturlig proces med opståen af ​​liv fra dets ikke-eksistens, det vil sige baseret på inert stof, simple organiske forbindelser. Det videnskabelige samfund vurderer, at livets oprindelse stammer fra en periode mellem 4.410 millioner år gammel, hvor dampen af vand begyndte at kondensere regelmæssigt på Jorden, og for 3.770 millioner år siden, øjeblikke, hvor de første tegn på liv.

Den "klassiske" teori om livets oprindelse indebærer nogle uoverstigelige logistiske ulemper, som er blevet dækket i videnskabelige oversigtsartikler. i flere tilfælde. For at forstå kompleksiteten, når vi belyser denne proces, præsenterer vi nogle af dem:

• Disse postulationer slører selve begrebet "liv". Der er ingen reducerbar konklusion vedrørende selvsyntesen af ​​levende former i rum-tid.
• Produktionen af ​​de første levende væsener er placeret i de primitive have, hvis forhold var for aggressive til, at nogen form for liv kunne trives.
• Det fastslår, at protobionterne "modtog" liv ved den simple kendsgerning at erhverve en kompleks molekylær struktur.
• For at noget skal være i live, kræves der DNA, et faktum, der næsten er utænkeligt i et miljø så klimatisk barskt som det primitive hav.
• Hvad var det første; ægget eller hønen? Det vil sige, hvordan replikerede de første levende væsener, hvis vi antager, at de ikke havde DNA eller RNA?

Det er tid til at blive lidt metafysisk, for det tredje punkt på denne liste påkalder sig især vores opmærksomhed. Ikke engang ved at bestille alle de stoffer, der kræves for at give anledning til den enkleste celletype af alle, er det lykkedes os at opnå en struktur, der oplever livet, grunden til, at "væsenet" må udgøre noget mere end summen af ​​alle dets dele, ikke?

Abiotisk syntese fra organiske molekyler: Millers eksperiment

Teorien om abiotisk syntese kunne ikke udtænkes i dag uden Millers eksperiment, som var udført i 1953 af Stanley Miller og Harold Clayton Urey (biolog og kemiker) ved University of Chicago. For at forsøge at forklare livets oprindelse i et laboratoriemiljø, disse eksperter havde brug for en række glasbeholdere og rør forbundet i et lukket kredsløb.

I overordnede linjer kan vi opsummere forsøget i følgende begreber: en blanding af vand, metan, ammoniak, kuldioxid, nitrogen og brint (de forbindelser, der muligvis var til stede på tidspunktet for livets oprindelse), og dette blev udsat for elektriske udladninger på 60.000 volt ved meget høj.

Fra disse elementer, fra den energi, der tilføres systemet og fra de indbyrdes forbundne glasrør forskellige organiske molekyler blev opnået, herunder glucose og nogle aminosyrer. Disse forbindelser er essentielle for cellers proteinsyntese, det vil sige grundlaget for deres vækst og udvikling.

Efter dette utrolige eksperiment er forskellige varianter af proceduren blevet udført i laboratoriemiljøer. Takket være trial and error forsøg er følgende milepæle blevet nået:

• De har formået at danne, ud fra uorganiske forbindelser, 17 af de 20 aminosyrer, der udgør proteiner.
• Alle purin- og pyrimidinbaserne er blevet syntetiseret, som tillader dannelsen af ​​nukleotider, som associeres til dannelse af DNA og RNA i cellen.
• En undersøgelse hævder at have skabt nukleotider fra pyrimidinbaser, selvom denne proces er meget sværere at opnå.
• 9 af de 11 Krebs-cyklusformidlere er blevet oprettet.

På trods af alle disse fremskridt, at forklare dannelsen af ​​organisk stof fra uorganisk forbliver et puslespil. For eksempel er det en teori om, at koncentrationen af ​​metan og ammoniak på tidspunktet for livets oprindelse atmosfæren var ikke høj, hvorfor det forsøg, som vi har eksponeret for dig, taber en smule kraft. Hertil kommer, at forklare oprindelsen af ​​organiske molekyler er det første skridt til at forstå fremkomsten af liv, men som vi har set, kræver en sammenslutning af molekyler noget "særligt" for at blive opfattet som liv.

• Du kan være interesseret i: "Teorien om biologisk evolution: hvad det er, og hvad det forklarer"

Livets oprindelseshypotese

For en responshypotese til livets oprindelse skal den løse følgende tvivl:

• Hvordan de essentielle molekyler, der definerer livet, det vil sige aminosyrer og nukleotider, blev skabt (eksperimentet beskrevet tidligere kan give et delvist svar).
• Hvordan disse forbindelser blev forbundet til at give anledning til makromolekyler, det vil sige DNA, RNA og proteiner (meget vanskeligere forklaringsproces).
• Hvordan var disse makromolekyler i stand til selv at reproducere sig selv (intet svar).
• Hvordan disse makromolekyler blev afgrænset i autonome former adskilt fra miljøet, det vil sige cellen.

Måske dækker Millers eksperiment og dets varianter til en vis grad de to første spørgsmål. Alligevel er det en skræmmende opgave at forklare resten af ​​de ukendte. I 2016 formåede en undersøgelse i tidsskriftet Nature at gå et skridt videre i forhold til denne problemstilling: studeret fysikken i små "aktive dråber", dannet ved adskillelse af molekyler i komplekse blandinger som følge af faseændringer. Med andre ord var de kemisk aktive dråber, der genbrugte kemiske komponenter ind og ud af den omgivende væske.

Det fascinerende ved denne undersøgelse er, at praktiserende læger fandt ud af, at disse dråber havde tendens til at vokse til størrelsen af ​​en celle og til en vis grad opdelt ved lignende processer. Dette kunne antage en klar model for den "præbiotiske protocelle", dvs. eksistensen af ​​opdelte enheder, hvor kemiske processer forekommer på trods af, at de ikke var levende i sig selv. Selvfølgelig bevæger vi os i områder, der er svære at forstå, men den generelle idé er næste: videnskabelige fremskridt bliver gjort, der forsøger at besvare spørgsmålene postulater.

Andre hypoteser

Abiogenese på Jorden, eller hvad der er det samme, teorien om abiotisk syntese (skabelse af liv fra organisk stof) De er ikke de eneste hypoteser, der anses for at forklare livet på vores planet. Det klare eksempel på dette er panspermi, en helt anden strøm, der forsøger at forklare ankomsten af ​​de første mikroorganismer på Jorden gennem eksogene kroppe, det vil sige meteoritter.

Mange opdagelser er blevet gjort vedrørende dette emne siden nogle bakteriekolonier har vist resistens over for rumforhold, afgangen fra en planets kredsløb og den efterfølgende indgang. Alligevel har det ikke været muligt at verificere overlevelse i de 3 stadier på samme tid, og endnu en gang har vi at gøre med laboratorieforhold.

Hypoteser som panspermi udgør også et problem i sig selv, da de forsøger at forklare, hvordan livet kom til jorden, men ikke dets egentlige oprindelse. Af denne grund er den kendsgerning, at en sammenslutning af organiske molekyler gav anledning til liv, den dag i dag en sand ukendt.

Resumé

Som vi har kunnet se, er der siden Millers eksperiment sket enorme fremskridt med hensyn til teorien om abiotisk syntese: fra syntesen af ​​næsten alle aminosyrerne op til nukleotidet, har de næsten formået at skabe "alle" de nødvendige grundstoffer fra uorganisk stof for en celle at sætte sig ind i Marts.

Desværre er spørgsmålet tilbage: hvordan associerede disse molekyler for at give anledning til cellen? Forskning som den tidligere beskrevet og offentliggjort i tidsskriftet Nature forsøger at besvare dette spørgsmål gennem undersøgelse af ikke-levende "protoceller" sammensat af organiske molekyler, der reagerer med miljøet på samme måde som en enhed mobiltelefon. Selvfølgelig er der lang vej igen, og spørgsmålet om livets oprindelse er fortsat gyldigt.

Bibliografiske referencer:

• Abiogenesis, Livets oprindelse på Jorden, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa bibliotek.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Réfrégiers, M. (2018). Abiotisk syntese af aminosyrer i fordybningerne af den oceaniske litosfære. Nature, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A., & Julicher, F. (2017). Vækst og deling af aktive dråber giver en model for protoceller. Nature Physics, 13(4), 408-413.