Die Theorie der abiotischen Synthese: was sie ist und welche Fragen sie zu beantworten versucht

Den Ursprung des Lebens zu verstehen, ist für den Menschen eine der komplexesten und mystischsten Fragen, die gestellt werden können. Wie entstand die Zelle, die Grundeinheit der Lebewesen, aus unbelebten Verbindungen? Was ist der zugrunde liegende Grund, der zum Erscheinen von Lebewesen aus den Elementen geführt hat, aus denen sie bestehen?

Das einfache Konzept von „Nicht-Leben“ ist enorm komplex zu verstehen, denn auf einem Planeten mit mehr als 8,7 Millionen geschätzten Arten (die meisten davon ohne entdecken), ist die einfache Tatsache, irgendwann in der Geschichte der Erde den Mangel an empfindungsfähiger organischer Materie zu begreifen, zweifellos selbst für die besten Menschen eine Herausforderung. Wissenschaftler.

Hier werden wir ein Thema untersuchen, das über die bloße Existenz des Menschen hinausgeht, da wir es versuchen die Hypothesen und Annahmen erläutern, die versucht haben, den Ursprung des Lebens in unserem zu erklären Planet. Es ist der Geltungsbereich von Abiogenese und die Theorie der abiotischen Synthese

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, wo es darum geht, die Existenz des Seins aus dem Nichts zu erklären.

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Was ist die Theorie der abiotischen Synthese?

Abiogenese bezieht sich auf die natürlicher Prozess der Entstehung des Lebens aus seiner Nichtexistenz, das heißt auf der Grundlage lebloser Materie, einfache organische Verbindungen. Die wissenschaftliche Gemeinschaft schätzt, dass der Ursprung des Lebens aus einem Zeitraum zwischen 4.410 Millionen Jahren stammt, als der Dampf Wasser begann regelmäßig auf der Erde zu kondensieren, und vor 3.770 Millionen Jahren, Momente, in denen die ersten Anzeichen von Leben.

Die „klassische“ Theorie der Entstehung des Lebens bringt einige unüberwindbare logistische Nachteile mit sich, die in wissenschaftlichen Übersichtsartikeln behandelt wurden. in mehreren Fällen. Um die Komplexität bei der Erläuterung dieses Prozesses zu verstehen, stellen wir einige davon vor:

Diese Postulationen verdunkeln das eigentliche Konzept des „Lebens“. Es gibt keine reduzierbare Schlussfolgerung bezüglich der Selbstsynthese lebender Formen in der Raumzeit.
Die Produktion der ersten Lebewesen findet in den Urmeeren statt, deren Bedingungen zu aggressiv waren, als dass jegliche Art von Leben gedeihen könnte.
Es stellt fest, dass die Protobionten das Leben „erhielten“, indem sie einfach eine komplexe Molekülstruktur annahmen.
Damit etwas lebt, ist DNA erforderlich, eine Tatsache, die in einer klimatisch so rauen Umgebung wie den primitiven Meeren fast undenkbar ist.
Was war das erste, das Ei oder das Huhn? Das heißt, wie haben sich die ersten Lebewesen repliziert, wenn wir davon ausgehen, dass sie keine DNA oder RNA hatten?

Es ist an der Zeit, ein wenig metaphysisch zu werden, denn der dritte Punkt auf dieser Liste zieht unsere Aufmerksamkeit besonders auf sich. Wir haben es nicht einmal geschafft, alle Substanzen zu bestellen, die erforderlich sind, um den einfachsten aller Zelltypen entstehen zu lassen, um eine Struktur zu erhalten, die Leben erfährt, Grund dafür, dass das „Sein“ mehr sein muss als die Summe aller seiner Teile, oder?

Abiotische Synthese aus organischen Molekülen: Millers Experiment

Die Theorie der abiotischen Synthese wäre heute ohne Millers Experiment nicht denkbar, das war 1953 von Stanley Miller und Harold Clayton Urey (Biologe und Chemiker) an der University of Chicago durchgeführt. Um zu versuchen, den Ursprung des Lebens in einer Laborumgebung zu erklären, Diese Experten benötigten eine Reihe von Glasbehältern und Rohren, die in einem geschlossenen Kreislauf miteinander verbunden waren.

In allgemeinen Linien können wir das Experiment in den folgenden Begriffen zusammenfassen: eine Mischung aus Wasser, Methan, Ammoniak, Kohlendioxid, Stickstoff und Wasserstoff (die möglicherweise zum Zeitpunkt der Entstehung des Lebens vorhandenen Verbindungen) und dieser elektrischen Entladungen von bis zu 60.000 Volt ausgesetzt wurde groß.

Von diesen Elementen, von der dem System zugeführten Energie und von den miteinander verbundenen Glasröhren Es wurden verschiedene organische Moleküle erhalten, darunter Glucose und einige Aminosäuren. Diese Verbindungen sind essentiell für die Proteinsynthese durch Zellen, dh die Grundlagen ihres Wachstums und ihrer Entwicklung.

Nach diesem unglaublichen Experiment wurden verschiedene Varianten des Verfahrens in Laborumgebungen durchgeführt. Dank Trial-and-Error-Versuchen wurden folgende Meilensteine erreicht:

Sie haben es geschafft, 17 der 20 Aminosäuren, aus denen Proteine bestehen, aus anorganischen Verbindungen zu bilden.
Alle Purin- und Pyrimidinbasen wurden synthetisiert, die die Bildung von Nukleotiden ermöglichen, die sich verbinden, um DNA und RNA in der Zelle zu bilden.
Eine Studie behauptet, Nukleotide aus Pyrimidinbasen erzeugt zu haben, obwohl dieser Prozess viel schwieriger zu bewerkstelligen ist.
9 der 11 Vermittler des Krebszyklus wurden erstellt.

Trotz all dieser Fortschritte Die Bildung von organischem Material aus anorganischem Material zu erklären, bleibt ein Rätsel. Zum Beispiel wird theoretisiert, dass zum Zeitpunkt der Entstehung des Lebens die Konzentration von Methan und Ammoniak in Die Stimmung war nicht hoch, weshalb das Experiment, das wir euch ausgesetzt haben, etwas an Gewicht verliert Gewalt. Darüber hinaus ist die Erklärung des Ursprungs organischer Moleküle der erste Schritt, um die Entstehung der zu verstehen Leben, aber wie wir gesehen haben, erfordert eine Assoziation von Molekülen etwas "Besonderes", um als solches verstanden zu werden Leben.

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Ursprung des Lebens Hypothese

Für eine Antworthypothese zum Ursprung des Lebens muss sie die folgenden Zweifel lösen:

Wie die essentiellen Moleküle, die das Leben definieren, also Aminosäuren und Nukleotide, entstanden sind (das zuvor beschriebene Experiment kann eine Teilantwort geben).
Wie diese Verbindungen zu Makromolekülen, dh DNA, RNA und Proteinen, verbunden wurden (viel schwierigerer Erklärungsprozess).
Wie konnten sich diese Makromoleküle selbst reproduzieren (keine Antwort).
Wie diese Makromoleküle in autonomen Formen abgegrenzt wurden, die von der Umgebung, dh der Zelle, getrennt waren.

Vielleicht decken Millers Experiment und seine Varianten die ersten beiden Fragen bis zu einem gewissen Grad ab. Trotzdem ist es eine entmutigende Aufgabe, den Rest der Unbekannten zu erklären. 2016 gelang es einer Studie in der Fachzeitschrift Nature, in dieser Frage noch einen Schritt weiter zu gehen: untersuchten die Physik kleiner "aktiver Tröpfchen", die durch die Trennung von Molekülen in komplexen Mischungen entstehen, die aus Phasenänderungen resultieren. Mit anderen Worten, sie waren chemisch aktive Tröpfchen, die chemische Komponenten in und aus der umgebenden Flüssigkeit recycelten.

Das Faszinierende an dieser Studie ist, dass die Praktiker herausfanden, dass diese Tröpfchen dazu neigten, auf die Größe einer Zelle anzuwachsen und bis zu einem gewissen Grad durch ähnliche Prozesse geteilt wurden. Dies könnte ein klares Modell für die "präbiotische Protozelle" vermuten lassen, d.h. die Existenz von abgegrenzten Einheiten, in denen chemische Prozesse ablaufen, obwohl sie per se nicht lebendig waren. Natürlich bewegen wir uns in Bereichen, die schwer zu verstehen sind, aber die allgemeine Idee ist die weiter: Es werden wissenschaftliche Fortschritte gemacht, die versuchen, die Fragen zu beantworten postuliert.

Andere Hypothesen

Abiogenese auf der Erde, oder was das gleiche ist, die Theorie der abiotischen Synthese (Schöpfung von Leben aus organischer Materie) Sie sind nicht die einzigen Hypothesen, die in Betracht gezogen werden, um das Leben auf unserem Planeten zu erklären. Das klare Beispiel dafür ist die Panspermie, eine ganz andere Strömung, die versucht, die Ankunft der ersten Mikroorganismen auf der Erde durch körperfremde Körper, also Meteoriten, zu erklären.

Seitdem wurden viele Entdeckungen zu diesem Thema gemacht Einige Bakterienkolonien haben eine Resistenz gegenüber Weltraumbedingungen gezeigt, das Verlassen der Umlaufbahn eines Planeten und der anschließende Eintritt. Trotzdem war es nicht möglich, das Überleben in den 3 Stadien gleichzeitig zu verifizieren, und wir haben es wieder einmal mit Laborbedingungen zu tun.

Auch Hypothesen wie die Panspermie stellen an sich ein Problem dar, da sie versuchen zu erklären, wie das Leben auf die Erde gekommen ist, nicht aber seinen tatsächlichen Ursprung. Aus diesem Grund ist die Tatsache, dass eine Vereinigung organischer Moleküle das Leben hervorgebracht hat, bis heute eine wahre Unbekannte.

Zusammenfassung

Wie wir sehen konnten, wurden seit Millers Experiment enorme Fortschritte in Bezug auf die Theorie der abiotischen Synthese gemacht: von der Synthese von fast alle Aminosäuren bis hin zum Nukleotid haben sie es fast geschafft, "alle" Elemente aus anorganischer Materie zu schaffen, in die sich eine Zelle hineinversetzen kann Marsch.

Leider bleibt die Frage: Wie haben sich diese Moleküle verbunden, um die Zelle entstehen zu lassen? Forschungen wie die zuvor beschriebene und in der Zeitschrift Nature veröffentlichte versuchen, diese Frage durch die zu beantworten Untersuchung von nicht lebenden "Protozellen", die aus organischen Molekülen bestehen, die mit der Umgebung auf ähnliche Weise wie eine Entität reagieren Handy. Natürlich ist es noch ein langer Weg und die Frage nach dem Ursprung des Lebens bleibt gültig.

Bibliographische Referenzen:

Abiogenesis, Der Ursprung des Lebens auf der Erde, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa-Bibliothek.
Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Refrégiers, M. (2018). Abiotische Synthese von Aminosäuren in den Tiefen der ozeanischen Lithosphäre. Natur, 564(7734), 59-63.
Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A. Hyman, A. A. & Julicher, F. (2017). Das Wachstum und die Teilung aktiver Tröpfchen liefert ein Modell für Protozellen. Naturphysik, 13(4), 408-413.