აბიოტიკური სინთეზის თეორია: რა არის ეს და რა კითხვებზე ცდილობს პასუხის გაცემას

სიცოცხლის წარმოშობის გაგება ადამიანისთვის ერთ-ერთი ყველაზე რთული და მისტიკური საკითხია, რაც შეიძლება შემოთავაზებული იყოს. როგორ წარმოიშვა უჯრედი, ცოცხალი არსების ძირითადი ერთეული, არაცოცხალი ნაერთებისგან? რა არის ძირითადი მიზეზი, რამაც გამოიწვია ცოცხალი არსებების გამოჩენა მათ შემადგენელი ელემენტებიდან?

"არასიცოცხლის" მარტივი კონცეფცია ძალიან რთული გასაგებია, რადგან პლანეტაზე 8,7 მილიონზე მეტი სავარაუდო სახეობაა (მათი უმეტესობა არ არის აღმოაჩინე), დედამიწის ისტორიის რაღაც მომენტში მგრძნობიარე ორგანული ნივთიერების ნაკლებობის გააზრება, უდავოდ, გამოწვევაა საუკეთესო ადამიანებისთვისაც კი. მეცნიერები.

აქ ჩვენ შევისწავლით თემას, რომელიც სცილდება ადამიანის არსებობის ფარგლებს, რადგან ვცდილობთ განმარტეთ ჰიპოთეზები და ვარაუდები, რომლებიც ცდილობდნენ აეხსნათ სიცოცხლის წარმოშობა ჩვენში პლანეტა. ეს არის სფერო აბიოგენეზი და აბიოტური სინთეზის თეორია, სადაც საუბარია არაფრისგან ყოფნის არსებობის ახსნაზე.

• დაკავშირებული სტატია: "სიცოცხლის წარმოშობის ტოპ 10 თეორია"

რა არის აბიოტიკური სინთეზის თეორია?

აბიოგენეზი ეხება

სიცოცხლის გაჩენის ბუნებრივი პროცესი მისი არარსებობიდან, ანუ ინერტული მატერიის საფუძველზე, მარტივი ორგანული ნაერთები. სამეცნიერო საზოგადოების შეფასებით, სიცოცხლის წარმოშობა თარიღდება 4,410 მილიონი წლის ასაკიდან, როდესაც ორთქლი წყლის რეგულარულად კონდენსაცია დაიწყო დედამიწაზე და 3,770 მილიონი წლის წინ, მომენტები, როდესაც პირველი ნიშნები ცხოვრება.

სიცოცხლის წარმოშობის „კლასიკური“ თეორია მოიცავს გადაულახავ ლოგისტიკური ნაკლოვანებებს, რომლებიც გაშუქებულია სამეცნიერო მიმოხილვის სტატიებში. მრავალ შემთხვევაში. ამ პროცესის გარკვევისას სირთულის გასაგებად, წარმოგიდგენთ რამდენიმე მათგანს:

• ეს პოსტულაციები აბნელებს „სიცოცხლის“ კონცეფციას. არ არსებობს შემცირებული დასკვნა ცოცხალი ფორმების თვითსინთეზის შესახებ სივრცე-დროში.
• პირველი ცოცხალი არსებების წარმოება მდებარეობს პირველყოფილ ზღვებში, რომელთა პირობები ძალიან აგრესიული იყო ნებისმიერი ტიპის სიცოცხლისთვის.
• იგი ადგენს, რომ პროტობიონტებმა სიცოცხლე „მიიღეს“ რთული მოლეკულური სტრუქტურის შეძენის მარტივი ფაქტით.
• იმისთვის, რომ რაღაც იყოს ცოცხალი, საჭიროა დნმ, ფაქტი თითქმის წარმოუდგენელია კლიმატურად მკაცრ გარემოში, როგორც პრიმიტიული ზღვები.
• რა იყო პირველი: კვერცხი თუ ქათამი? ანუ როგორ გამრავლდნენ პირველი ცოცხალი არსებები, თუ ვივარაუდებთ, რომ მათ არ გააჩნდათ დნმ ან რნმ?

დროა ცოტა მეტაფიზიკურად მივუდგეთ, რადგან ამ სიის მესამე პუნქტი განსაკუთრებით იქცევს ჩვენს ყურადღებას. არც კი შევუკვეთეთ ყველა ის ნივთიერება, რომელიც აუცილებელია უჯრედის უმარტივესი ტიპის შესაქმნელად, ჩვენ შევძელით ისეთი სტრუქტურის მიღება, რომელიც სიცოცხლეს განიცდის.მიზეზი, რის გამოც „არსება“ უნდა შეადგენდეს რაღაც უფრო მეტს, ვიდრე მისი ყველა ნაწილის ჯამი, არა?

აბიოტური სინთეზი ორგანული მოლეკულებიდან: მილერის ექსპერიმენტი

აბიოტიკური სინთეზის თეორია დღეს ვერ წარმოიქმნება მილერის ექსპერიმენტის გარეშე, რაც იყო ჩატარდა 1953 წელს სტენლი მილერის და ჰაროლდ კლეიტონ ურიის (ბიოლოგი და ქიმიკოსი) მიერ ჩიკაგოს უნივერსიტეტში. სიცოცხლის წარმოშობის ახსნა ლაბორატორიულ გარემოში, ამ ექსპერტებს სჭირდებოდათ შუშის კონტეინერებისა და მილების სერია, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებული იყო დახურულ წრეში.

ზოგადი ხაზებით, ჩვენ შეგვიძლია შევაჯამოთ ექსპერიმენტი შემდეგ ცნებებში: წყლის, მეთანის, ამიაკის, ნახშირორჟანგის, აზოტის და ნარევი. წყალბადი (ნაერთები, რომლებიც შესაძლოა იმყოფებოდნენ სიცოცხლის წარმოშობის დროს) და ეს ექვემდებარებოდა 60000 ვოლტის ელექტრული გამონადენის დროს. მაღალი.

ამ ელემენტებიდან, სისტემაში მიწოდებული ენერგიიდან და ურთიერთდაკავშირებული მინის მილებიდან მიიღეს სხვადასხვა ორგანული მოლეკულები, მათ შორის გლუკოზა და ზოგიერთი ამინომჟავა. ეს ნაერთები აუცილებელია უჯრედების მიერ ცილის სინთეზისთვის, ანუ მათი ზრდისა და განვითარების საფუძვლებისთვის.

ამ წარმოუდგენელი ექსპერიმენტის შემდეგ, პროცედურის სხვადასხვა ვარიანტები ჩატარდა ლაბორატორიულ პირობებში. საცდელი და შეცდომის ცდების წყალობით, მიღწეულია შემდეგი ეტაპები:

• მათ შეძლეს არაორგანული ნაერთებიდან ჩამოეყალიბებინათ 20 ამინომჟავიდან 17, რომლებიც ქმნიან ცილებს.
• სინთეზირებულია ყველა პურინისა და პირიმიდინის ბაზა, რომელიც იძლევა ნუკლეოტიდების შექმნის საშუალებას, რომლებიც ასოცირდება უჯრედში დნმ-ისა და რნმ-ის წარმოქმნით.
• ერთი კვლევა აცხადებს, რომ შეიქმნა ნუკლეოტიდები პირიმიდინის ფუძეებიდან, თუმცა ამ პროცესის მიღწევა გაცილებით რთულია.
• კრების ციკლის 11 შუამავალიდან 9 შეიქმნა.

მიუხედავად ყველა ამ წინსვლისა, არაორგანულიდან ორგანული ნივთიერებების წარმოქმნის ახსნა თავსატეხად რჩება. მაგალითად, არსებობს თეორია, რომ სიცოცხლის წარმოშობის დროს მეთანისა და ამიაკის კონცენტრაცია ატმოსფერო არ იყო მაღალი, რის გამოც ექსპერიმენტი, რომელიც ჩვენ გაგვეცანი, ცოტას კარგავს ძალა. გარდა ამისა, ორგანული მოლეკულების წარმოშობის ახსნა პირველი ნაბიჯია მოლეკულების გაჩენის გასაგებად სიცოცხლე, მაგრამ, როგორც ვნახეთ, მოლეკულების ასოციაცია მოითხოვს რაღაც „განსაკუთრებულ“ წარმოდგენას, როგორც ცხოვრება.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "ბიოლოგიური ევოლუციის თეორია: რა არის და რას ხსნის"

სიცოცხლის წარმოშობის ჰიპოთეზა

სიცოცხლის წარმოშობის შესახებ ჰიპოთეზის საპასუხოდ, მან უნდა გადაჭრას შემდეგი ეჭვები:

• როგორ შეიქმნა არსებითი მოლეკულები, რომლებიც განსაზღვრავენ სიცოცხლეს, ანუ ამინომჟავები და ნუკლეოტიდები (წინასწარ აღწერილ ექსპერიმენტს შეუძლია ნაწილობრივი პასუხის გაცემა).
• როგორ უკავშირდება ეს ნაერთები მაკრომოლეკულების წარმოქმნას, ანუ დნმ-ს, რნმ-ს და ცილებს (ახსნის გაცილებით რთული პროცესი).
• როგორ შეძლეს ამ მაკრომოლეკულებმა საკუთარი თავის რეპროდუცირება (პასუხი არ არის).
• როგორ განისაზღვრა ეს მაკრომოლეკულები გარემოსგან, ანუ უჯრედისგან გამოყოფილი ავტონომიური ფორმებით.

შესაძლოა, მილერის ექსპერიმენტი და მისი ვარიანტები გარკვეულწილად მოიცავს პირველ ორ კითხვას. ასეც რომ იყოს, დანარჩენი უცნობის ახსნა რთული ამოცანაა. 2016 წელს ჟურნალ Nature-ში ჩატარებულმა კვლევამ მოახერხა ამ საკითხთან დაკავშირებით ერთი ნაბიჯის გადადგმა: შეისწავლა მცირე "აქტიური წვეთების" ფიზიკა, რომელიც წარმოიქმნება ფაზის ცვლილებების შედეგად მოლეკულების კომპლექსურ ნარევებში დაყოფით.. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი იყვნენ ქიმიურად აქტიური წვეთები, რომლებიც ამუშავებდნენ ქიმიურ კომპონენტებს მიმდებარე სითხეში და მის გარეთ.

ამ კვლევაში მომხიბლავი ის არის, რომ პრაქტიკოსებმა აღმოაჩინეს, რომ ეს წვეთები უჯრედის ზომამდე იზრდებოდა და გარკვეულწილად იყოფა მსგავსი პროცესებით. ეს შეიძლება იყოს მკაფიო მოდელი "პრებიოტიკური პროტოცელისთვის", ანუ დანაწევრებული ერთეულების არსებობა, რომლებშიც ქიმიური პროცესები მიმდინარეობს, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი თავისთავად არ იყვნენ ცოცხალი. რა თქმა უნდა, ჩვენ მივდივართ რთულად გასაგები სფეროებში, მაგრამ ზოგადი იდეა არის შემდეგი: მიღწეულია მეცნიერული მიღწევები, რომლებიც ცდილობენ კითხვებზე პასუხის გაცემას პოსტულატები.

სხვა ჰიპოთეზები

აბიოგენეზი დედამიწაზე, ან იგივე, აბიოტური სინთეზის თეორია (ორგანული ნივთიერებებისგან სიცოცხლის შექმნა) ეს არ არის ერთადერთი ჰიპოთეზა, რომელიც განიხილება ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის ასახსნელად. ამის ნათელი მაგალითია პანსპერმია, სრულიად განსხვავებული მიმდინარეობა, რომელიც ცდილობს ახსნას დედამიწაზე პირველი მიკროორგანიზმების ჩამოსვლა ეგზოგენური სხეულების, ანუ მეტეორიტების მეშვეობით.

მას შემდეგ მრავალი აღმოჩენა გაკეთდა ამ საკითხთან დაკავშირებით ზოგიერთმა ბაქტერიულმა კოლონიამ გამოავლინა წინააღმდეგობა კოსმოსური პირობების მიმართ, პლანეტის ორბიტიდან გასვლა და შემდგომი შესასვლელი. ასეც რომ იყოს, ვერ მოხერხდა გადარჩენის გადამოწმება 3 ეტაპად ერთდროულად და კიდევ ერთხელ, საქმე გვაქვს ლაბორატორიულ პირობებთან.

ჰიპოთეზები, როგორიცაა პანსპერმია, ასევე თავისთავად წარმოადგენს პრობლემას, რადგან ისინი ცდილობენ ახსნან, თუ როგორ გაჩნდა სიცოცხლე დედამიწაზე, მაგრამ არა მისი ნამდვილი წარმოშობა. ამ მიზეზით, ის ფაქტი, რომ ორგანული მოლეკულების ასოციაციამ შექმნა სიცოცხლე, დღემდე რჩება ჭეშმარიტი უცნობი.

Შემაჯამებელი

როგორც დავინახეთ, მილერის ექსპერიმენტიდან მოყოლებული უზარმაზარი პროგრესი იქნა მიღწეული აბიოტური სინთეზის თეორიის თვალსაზრისით: თითქმის სინთეზის ყველა ამინომჟავა ნუკლეოტიდამდე, მათ თითქმის შეძლეს შექმნან "ყველა" აუცილებელი ელემენტი არაორგანული ნივთიერებებისგან, რათა უჯრედმა თავი მოათავსოს. მარტი.

სამწუხაროდ, კითხვა რჩება: როგორ დაუკავშირდნენ ეს მოლეკულები უჯრედს? კვლევა, როგორიცაა ადრე აღწერილი და გამოქვეყნებული ჟურნალში Nature-ში, ცდილობს ამ კითხვაზე პასუხის გაცემას ორგანული მოლეკულებისგან შემდგარი არაცოცხალი „პროტოუჯრედების“ შესწავლა, რომლებიც გარემოსთან რეაგირებენ ერთეულის ანალოგიურად. მობილური ტელეფონი. რა თქმა უნდა, წინ დიდი გზაა გასავლელი და სიცოცხლის წარმოშობის საკითხი კვლავ ძალაში რჩება.

ბიბლიოგრაფიული ცნობები:

• აბიოგენეზი, სიცოცხლის წარმოშობა დედამიწაზე, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa Library.
• მენეზი, ბ., პისაპია, ჩ., ანდრეანი, მ., ჯამე, ფ., ვანბელინგენი, ქ. პ., ბრუნელი, ა.,... & Réfrégiers, მ. (2018). ამინომჟავების აბიოტური სინთეზი ოკეანის ლითოსფეროს ჩაღრმავებში. ბუნება, 564(7734), 59-63.
• ცვიკერი, დ., სეიბოლდტი, რ., ვებერი, ჩ. ა., ჰიმანი, ა. A., & Julicher, F. (2017). აქტიური წვეთების ზრდა და გაყოფა უზრუნველყოფს პროტოუჯრედების მოდელს. ბუნების ფიზიკა, 13(4), 408-413.