Az abiotikus szintézis elmélete: mi az, és milyen kérdésekre próbál választ adni

Az élet eredetének megértése az emberi lény számára az egyik legbonyolultabb és legmisztikusabb kérdés, amely felvethető. Hogyan keletkezett a sejt, az élőlények alapegysége az élettelen vegyületekből? Mi az oka annak, hogy élőlények jelentek meg az őket alkotó elemekből?

A „nem-élet” egyszerű fogalmát rendkívül bonyolult megérteni, mivel egy olyan bolygón, ahol több mint 8,7 millió fajt becsülnek (legtöbbször nem. felfedezni), az az egyszerű tény, hogy a Föld történetének egy bizonyos pontján az érző szerves anyagok hiányát elképzeljük, kétségtelenül kihívást jelent még a legjobb emberek számára is. tudósok.

Itt egy olyan témát fogunk feltárni, amely túlmutat az emberi lény létén, hiszen igyekszünk tisztázza azokat a hipotéziseket és feltevéseket, amelyek megpróbálták megmagyarázni az élet eredetét a miénkben bolygó. Ez a hatálya abiogenezis és az abiotikus szintézis elmélete, ahol a semmiből való lét megmagyarázásáról van szó.

• Kapcsolódó cikk: "A 10 legjobb elmélet az élet eredetéről"

Mi az abiotikus szintézis elmélete?

Az Abiogenezis arra utal az életnek a nemlétéből való felbukkanásának természetes folyamata, vagyis az inert anyagon alapul, egyszerű szerves vegyületek. A tudományos közösség becslése szerint az élet keletkezése egy 4410 millió éves korból származik, amikor a gőz A víz rendszeresen kondenzálni kezdett a Földön, és 3770 millió évvel ezelőtt olyan pillanatokban, amikor az első jelek élet.

Az élet keletkezésének „klasszikus” elmélete leküzdhetetlen logisztikai hátránnyal jár, amelyekre tudományos összefoglaló cikkek is foglalkoznak. több esetben is. Hogy megértsük a folyamat bonyolultságát, bemutatunk néhányat:

• Ezek a posztulációk elfedik az „élet” fogalmát. Nincs redukálható következtetés az élő formák téridőbeli önszintézisére vonatkozóan.
• Az első élőlények termelése a primitív tengerekben található, amelyek körülményei túl agresszívek voltak ahhoz, hogy bármilyen típusú élet virágozzon.
• Megállapítja, hogy a protobionták azáltal „kaptak” életet, hogy összetett molekulaszerkezetre tettek szert.
• Ahhoz, hogy valami élő legyen, DNS-re van szükség, ami szinte elképzelhetetlen egy olyan zord éghajlati környezetben, mint a primitív tengerek.
• Mi volt az első: a tojás vagy a csirke? Vagyis hogyan replikálódtak az első élőlények, ha feltételezzük, hogy nem volt DNS-ük vagy RNS-ük?

Itt az ideje, hogy egy kicsit metafizizáljunk, mert a lista harmadik pontja különösen felhívja a figyelmünket. Még ha nem is rendeltük meg az összes szükséges anyagot a legegyszerűbb sejttípus létrejöttéhez, nem sikerült olyan szerkezetet kapnunk, amely életet él., amiért a „lénynek” valami többet kell alkotnia, mint minden részének összege, igaz?

Abiotikus szintézis szerves molekulákból: Miller kísérlete

Az abiotikus szintézis elmélete ma nem jöhetett volna létre Miller kísérlete nélkül, amely az volt Stanley Miller és Harold Clayton Urey (biológus és vegyész) végezte 1953-ban a Chicagói Egyetemen. Megpróbálni megmagyarázni az élet eredetét laboratóriumi környezetben, ezeknek a szakértőknek egy sor üvegtartályra és csövre volt szükségük, amelyeket zárt körben kapcsoltak össze.

Általánosságban a következő fogalmakban foglalhatjuk össze a kísérletet: víz, metán, ammónia, szén-dioxid, nitrogén, ill. hidrogént (az élet keletkezésekor esetleg jelen lévő vegyületeket), és ezt 60 000 voltos elektromos kisülésnek vetették alá magas.

Ezekből az elemekből, a rendszerbe juttatott energiából és az egymáshoz kapcsolódó üvegcsövekből különféle szerves molekulákat kaptak, köztük glükózt és néhány aminosavat. Ezek a vegyületek nélkülözhetetlenek a sejtek fehérjeszintéziséhez, vagyis növekedésük és fejlődésük alapjaihoz.

E hihetetlen kísérlet után az eljárás különféle változatait hajtották végre laboratóriumi körülmények között. A próba- és hibapróbáknak köszönhetően a következő mérföldköveket sikerült elérni:

• A fehérjéket alkotó 20 aminosavból 17-et sikerült szervetlen vegyületekből kialakítaniuk.
• Az összes purin- és pirimidinbázist szintetizálták, amelyek lehetővé teszik nukleotidok létrehozását, amelyek összekapcsolódva DNS-t és RNS-t képeznek a sejtben.
• Egy tanulmány azt állítja, hogy nukleotidokat hoztak létre pirimidinbázisokból, bár ezt a folyamatot sokkal nehezebb elérni.
• A 11 Krebs-ciklus közvetítőből 9 jött létre.

Mindezen előrelépések ellenére A szerves anyag szervetlenből való képződésének magyarázata továbbra is rejtély marad. Például azt feltételezik, hogy az élet keletkezésekor a metán és az ammónia koncentrációja a légkör nem volt magas, ezért az általunk bemutatott kísérlet veszít egy kicsit Kényszerítés. Ezenkívül a szerves molekulák eredetének magyarázata az első lépés a kialakulásának megértéséhez az élet, de amint láttuk, a molekulák társulása megköveteli valami „különleges” fogalmát élet.

• Érdekelheti: "A biológiai evolúció elmélete: mi ez és mit magyaráz"

Az élet eredetének hipotézise

Az élet eredetére vonatkozó válaszhipotézishez a következő kételyeket kell megoldania:

• Hogyan jöttek létre az életet meghatározó esszenciális molekulák, azaz az aminosavak és nukleotidok (a korábban ismertetett kísérlet részben választ adhat).
• Hogyan társultak ezek a vegyületek makromolekulák, azaz DNS, RNS és fehérjék létrehozásához (sokkal nehezebb magyarázati folyamat).
• Hogyan voltak képesek ezek a makromolekulák önreprodukálni magukat (nincs válasz).
• Hogyan határolták el ezeket a makromolekulákat a környezettől, vagyis a sejttől elkülönült autonóm formákban.

Talán Miller kísérlete és változatai bizonyos mértékig lefedik az első két kérdést. Ennek ellenére a többi ismeretlen megmagyarázása ijesztő feladat. 2016-ban a Nature folyóiratban megjelent tanulmánynak sikerült egy lépéssel tovább menni ezzel a kérdéssel kapcsolatban: a kis "aktív cseppek" fizikáját tanulmányozta, amelyek a molekulák fázisváltozásokból származó összetett keverékekben történő szétválásával jönnek létre.. Más szavakkal, kémiailag aktív cseppek voltak, amelyek újrahasznosították a kémiai összetevőket a környező folyadékban és onnan.

Az a lenyűgöző ebben a tanulmányban, hogy a szakemberek azt találták, hogy ezek a cseppek sejtméretűvé nőttek, és bizonyos mértékig hasonló folyamatok során osztódnak szét. Ez egyértelmű modellt feltételezhet a "prebiotikus protosejt" számára, azaz részekre osztott entitások létezése, amelyekben kémiai folyamatok játszódnak le, annak ellenére, hogy önmagukban nem éltek. Természetesen nehezen érthető területeken mozgunk, de az általános elképzelés az következő: olyan tudományos eredmények születnek, amelyek megpróbálják megválaszolni a kérdéseket posztulátumok.

Egyéb hipotézisek

Abiogenezis a Földön, vagy ami ugyanaz, az abiotikus szintézis elmélete (életteremtés szerves anyagból) Nem ezek az egyetlen hipotézisek, amelyek megmagyarázzák az életet bolygónkon. Ennek egyértelmű példája a pánspermia, egy teljesen más áramlat, amely exogén testeken, vagyis meteoritokon keresztül próbálja megmagyarázni az első mikroorganizmusok Földre érkezését.

Azóta sok felfedezés született ebben a témában egyes baktériumkolóniák rezisztenciát mutattak az űrviszonyokkal szemben, egy bolygó elhagyása és az azt követő belépés. Ennek ellenére nem sikerült egyszerre igazolni a túlélést a 3 szakaszban, és ismét laboratóriumi körülményekről van szó.

Az olyan hipotézisek, mint a pánspermia, önmagukban is problémát jelentenek, mivel megpróbálják megmagyarázni, hogyan jött az élet a Földre, de nem a tényleges eredetét. Emiatt az a tény, hogy a szerves molekulák társulása életet teremtett, a mai napig valóban ismeretlen.

Összegzés

Mint láthattuk, Miller kísérlete óta óriási előrelépések történtek az abiotikus szintézis elmélete terén: szinte az összes aminosavat a nukleotidig szinte sikerült létrehozniuk szervetlen anyagokból „minden” szükséges elemet ahhoz, hogy a sejt belehelyezhesse magát. Március.

Sajnos a kérdés továbbra is fennáll: hogyan társultak ezek a molekulák, hogy létrehozzák a sejtet? Az olyan kutatások, mint amilyeneket a Nature folyóiratban korábban leírtak és publikáltak, megpróbálnak választ adni erre a kérdésre, a a környezettel egy entitáshoz hasonló módon reagáló szerves molekulákból álló nem élő "protosejtek" tanulmányozása mobiltelefon. Természetesen hosszú az út, és az élet eredetének kérdése továbbra is érvényes marad.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Abiogenezis, Az élet eredete a Földön, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa Könyvtár.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Réfrégiers, M. (2018). Aminosavak abiotikus szintézise az óceáni litoszféra mélyedéseiben. Nature, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A. és Julicher, F. (2017). Az aktív cseppek növekedése és osztódása modellt ad a protosejtek számára. Természetfizika, 13(4), 408-413.