Abiootilise sünteesi teooria: mis see on ja millistele küsimustele see vastata püüab

Elu päritolu mõistmine on inimese jaoks üks keerulisemaid ja müstilisemaid küsimusi, mida võib välja pakkuda. Kuidas rakk, elusolendite põhiüksus, tekkis elututest ühenditest? Mis on põhjus, mis viis elusolendite ilmumiseni neid moodustavatest elementidest?

Lihtsat mõistet "mitteelu" on tohutult keeruline mõista, sest planeedil, kus hinnanguliselt on üle 8,7 miljoni liigi (enamik neist ilma avastage), on lihtne tõsiasi, et Maa ajaloos mingil hetkel tajutava orgaanilise aine puudus on kahtlemata väljakutseks isegi parimatele inimestele. teadlased.

Siin uurime teemat, mis läheb kaugemale inimese olemasolust, kuna me seda püüame selgitada hüpoteese ja oletusi, mis on püüdnud selgitada elu tekkimist meie planeet. See on ulatus abiogenees ja abiootilise sünteesi teooria, kus räägitakse eimillestki olemise olemasolu selgitamisest.

• Seotud artikkel: "10 parimat elu tekke teooriat"

Mis on abiootilise sünteesi teooria?

Abiogenees viitab elu loomulik protsess selle olematusest, st inertsel ainel põhinev

, lihtsad orgaanilised ühendid. Teadusringkondade hinnangul pärineb elu 4410 miljoni aasta vanusest perioodist, mil aur tekkis vesi hakkas Maal regulaarselt kondenseeruma ja 3770 miljonit aastat tagasi tekkisid hetked, mil esimesed märgid elu.

"Klassikaline" elu tekketeooria sisaldab mõningaid ületamatuid logistilisi puudusi, mida on käsitletud teaduslikes ülevaateartiklites. mitmel juhul. Et mõista selle protsessi keerukust, esitame mõned neist:

• Need postulatsioonid varjavad "elu" mõistet. Elusvormide isesünteesi kohta aegruumis ei ole taandatavat järeldust.
• Esimeste elusolendite tootmine toimub primitiivsetes meredes, mille tingimused olid liiga agressiivsed, et mis tahes tüüpi elu õitseks.
• See teeb kindlaks, et protobiondid "saasid" elu lihtsa tõsiasja tõttu, et nad omandasid keerulise molekulaarstruktuuri.
• Et miski oleks elus, on vaja DNA-d, mis on peaaegu mõeldamatu nii karmis kliimakeskkonnas kui primitiivsed mered.
• Mis oli esimene: muna või kana? See tähendab, kuidas esimesed elusolendid replitseerisid, kui eeldame, et neil ei olnud DNA-d ega RNA-d?

On aeg veidi metafüüsiliseks muutuda, sest selle nimekirja kolmas punkt tõmbab eriti meie tähelepanu. Isegi mitte tellides kõiki aineid, mis on vajalikud kõige lihtsama rakutüübi loomiseks, pole meil õnnestunud saada elu kogevat struktuuri, põhjus, miks "olend" peab moodustama midagi enamat kui kõigi oma osade summa, eks?

Abiootiline süntees orgaanilistest molekulidest: Milleri eksperiment

Abiootilise sünteesi teooriat ei saaks tänapäeval ette kujutada ilma Milleri katseta, mis oli 1953. aastal viisid läbi Stanley Miller ja Harold Clayton Urey (bioloog ja keemik) Chicago ülikoolis. Et püüda selgitada elu päritolu laborikeskkonnas, need eksperdid vajasid rida klaasanumaid ja -torusid, mis on ühendatud suletud ahelas.

Üldjoontes saame katse kokku võtta järgmiste mõistetega: vee, metaani, ammoniaagi, süsinikdioksiidi, lämmastiku ja vesinik (ühendid, mis võivad esineda elu tekkimise ajal) ja see allutati 60 000-voldistele elektrilahendustele pikk.

Nendest elementidest, süsteemi tarnitavast energiast ja omavahel ühendatud klaastorudest saadi mitmesuguseid orgaanilisi molekule, sealhulgas glükoosi ja mõningaid aminohappeid. Need ühendid on rakkude poolt valkude sünteesiks, st nende kasvu ja arengu alusteks, olulised.

Pärast seda uskumatut katset on laboritingimustes läbi viidud erinevaid protseduuri variante. Tänu katse- ja veakatsetele on saavutatud järgmised verstapostid:

• Neil on õnnestunud anorgaanilistest ühenditest moodustada 17 20 aminohappest, mis moodustavad valgud.
• Kõik puriin- ja pürimidiinialused on sünteesitud, mis võimaldavad luua nukleotiide, mis assotsieeruvad, moodustades rakus DNA ja RNA.
• Üks uuring väidab, et on loonud pürimidiini alustest nukleotiidid, kuigi seda protsessi on palju raskem saavutada.
• 11 Krebsi tsükli vahendajast on loodud 9.

Vaatamata kõigile neile edusammudele, orgaanilise aine moodustumise selgitamine anorgaanilisest jääb mõistatuseks. Näiteks väidetakse, et elu tekkimise ajal oli metaani ja ammoniaagi kontsentratsioon atmosfäär ei olnud kõrge, mistõttu kaotab eksperiment, mille oleme teile avaldanud jõudu. Lisaks on orgaaniliste molekulide päritolu selgitamine esimene samm, et mõista orgaaniliste molekulide tekkimist elu, kuid nagu nägime, nõuab molekulide kooslus millegi "erilise" mõistmiseks elu.

• Teid võivad huvitada: "Bioloogilise evolutsiooni teooria: mis see on ja mida see seletab"

Elu päritolu hüpotees

Elu päritolu vastuse hüpoteesi jaoks peab see lahendama järgmised kahtlused:

• Kuidas tekkisid elu määravad olulised molekulid ehk aminohapped ja nukleotiidid (osalise vastuse võib anda eelnevalt kirjeldatud katse).
• Kuidas need ühendid olid seotud makromolekulide, st DNA, RNA ja valkude tekkega (palju keerulisem seletamisprotsess).
• Kuidas need makromolekulid suutsid end ise taastoota (vastust pole).
• Kuidas need makromolekulid piiritleti autonoomsetes vormides, mis olid eraldatud keskkonnast, see tähendab rakust.

Võib-olla hõlmavad Milleri eksperiment ja selle variandid mingil määral kahte esimest küsimust. Sellegipoolest on ülejäänud tundmatute selgitamine hirmutav ülesanne. 2016. aastal õnnestus ajakirjas Nature läbi viidud uuringus selles küsimuses sammu võrra kaugemale minna: uuris väikeste "aktiivsete tilkade" füüsikat, mis moodustuvad molekulide eraldumisel faasimuutustest tulenevates keerulistes segudes. Teisisõnu, need olid keemiliselt aktiivsed tilgad, mis taaskasutasid keemilisi komponente ümbritsevasse vedelikku ja sealt välja.

Selle uuringu puhul on põnev see, et praktikud leidsid, et need tilgad kaldusid kasvama raku suuruseks ja teatud määral jagunesid sarnaste protsesside käigus. See võib eeldada "prebiootilise protoraku" selget mudelit, st lahterdatud üksuste olemasolu, milles toimuvad keemilised protsessid, hoolimata asjaolust, et nad ei olnud iseenesest elus. Loomulikult liigume valdkondades, millest on raske aru saada, kuid üldine idee on järgmine: tehakse teaduse edusamme, mis püüavad küsimustele vastata postulaadid.

Muud hüpoteesid

Abiogenees Maal või mis on sama, abiootilise sünteesi teooria (elu loomine orgaanilisest ainest) Need pole ainsad hüpoteesid, mida peetakse meie planeedi elu selgitamiseks. Selle selge näide on panspermia, täiesti teistsugune vool, mis püüab seletada esimeste mikroorganismide Maale jõudmist eksogeensete kehade ehk meteoriitide kaudu.

Sellest ajast alates on sellel teemal tehtud palju avastusi mõned bakterikolooniad on näidanud vastupidavust kosmosetingimustele, planeedi orbiidilt lahkumine ja sellele järgnev sisenemine. Sellegipoolest ei ole olnud võimalik ellujäämist kolmes etapis korraga kontrollida ja taaskord on tegemist laboritingimustega.

Hüpoteesid, nagu panspermia, kujutavad endast samuti probleemi, kuna nad püüavad selgitada, kuidas elu maa peale tuli, kuid mitte selle tegelikku päritolu. Sel põhjusel on tõsiasi, et orgaaniliste molekulide kooslus põhjustas elu, tänaseni tõeliselt teadmata.

Kokkuvõte

Nagu oleme näinud, on pärast Milleri katset abiootilise sünteesi teoorias tehtud tohutuid edusamme: peaaegu kõik aminohapped kuni nukleotiidini, on nad peaaegu suutnud luua anorgaanilisest ainest "kõik" vajalikud elemendid, millesse rakk end sisse seada. märtsil.

Kahjuks jääb küsimus: kuidas need molekulid assotsieerusid, et tekitada rakk? Teadusuuringud, nagu varem kirjeldatud ja ajakirjas Nature avaldatud, püüavad sellele küsimusele vastata elutute "protorakkude" uurimine, mis koosnevad orgaanilistest molekulidest, mis reageerivad keskkonnaga sarnaselt olemiga mobiiltelefon. Muidugi on veel pikk tee käia ja elu päritolu küsimus jääb kehtima.

Bibliograafilised viited:

• Abiogenees, elu tekkimine Maal, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa raamatukogu.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Réfrégiers, M. (2018). Aminohapete abiootiline süntees ookeani litosfääri süvendites. Nature, 564 (7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A. ja Julicher, F. (2017). Aktiivsete tilkade kasv ja jagunemine annab protorakkude mudeli. Loodusfüüsika, 13(4), 408-413.