Abiotinės sintezės teorija: kas tai yra ir į kokius klausimus bandoma atsakyti

Gyvybės kilmės supratimas žmogui yra vienas sudėtingiausių ir mistiškiausių klausimų, kurį galima pasiūlyti. Kaip ląstelė, pagrindinis gyvų būtybių vienetas, atsirado iš negyvų junginių? Kokia yra pagrindinė priežastis, dėl kurios atsirado gyvų būtybių iš jas sudarančių elementų?

Paprastą „negyvybės“ sąvoką labai sudėtinga suprasti, nes planetoje, kurioje yra daugiau nei 8,7 mln. rūšių (dauguma jų neturi atrasti), paprastas faktas, kad tam tikru Žemės istorijos momentu suvokiamas jautrios organinės medžiagos trūkumas, be jokios abejonės, yra iššūkis net ir geriausiems žmonėms. mokslininkai.

Čia mes išnagrinėsime temą, kuri peržengia žmogaus egzistavimą, nes mes stengiamės išsiaiškinti hipotezes ir prielaidas, kurios bandė paaiškinti gyvybės kilmę mūsų planeta. Tai yra taikymo sritis abiogenezė ir abiotinės sintezės teorija, kur kalbama apie būties iš nieko egzistavimą.

• Susijęs straipsnis: „10 geriausių gyvybės kilmės teorijų“

Kas yra abiotinės sintezės teorija?

Abiogenezė reiškia natūralus gyvybės atsiradimo iš jos nebūties procesas, tai yra, pagrįstas inertine medžiaga

, paprasti organiniai junginiai. Mokslo bendruomenė apskaičiavo, kad gyvybė atsirado 4410 milijonų metų senumo laikotarpiu, kai garai Vanduo pradėjo reguliariai kondensuotis Žemėje, o prieš 3770 mln. gyvenimą.

„Klasikinė“ gyvybės atsiradimo teorija apima tam tikrus neįveikiamus logistinius trūkumus, kurie buvo aprašyti moksliniuose apžvalginiuose straipsniuose. keliais atvejais. Norėdami suprasti šio proceso sudėtingumą, pateikiame kai kuriuos iš jų:

• Šios postulacijos užgožia pačią „gyvenimo“ sąvoką. Nėra redukuojamos išvados apie gyvų formų savisintezę erdvėlaikyje.
• Pirmųjų gyvų būtybių gamyba vyksta primityviose jūrose, kurių sąlygos buvo pernelyg agresyvios, kad galėtų klestėti bet kokia gyvybė.
• Ji nustato, kad protobiontai „gavo“ gyvybę paprasčiausiai įgydami sudėtingą molekulinę struktūrą.
• Kad kažkas būtų gyva, reikalinga DNR, o tai beveik neįsivaizduojama tokioje atšiaurioje klimato aplinkoje kaip primityvios jūros.
• Kas buvo pirmas: kiaušinis ar vištiena? Tai yra, kaip pirmosios gyvos būtybės replikavosi, jei manome, kad jos neturėjo DNR ar RNR?

Atėjo laikas šiek tiek metafizikuoti, nes trečiasis šio sąrašo punktas ypač atkreipia mūsų dėmesį. Net neužsakę visų medžiagų, reikalingų paprasčiausiam ląstelių tipui sukurti, mums pavyko gauti struktūrą, kuri patiria gyvybę, priežastis, dėl kurios „būtis“ turi būti kažkas daugiau nei visų jos dalių suma, tiesa?

Abiotinė sintezė iš organinių molekulių: Millerio eksperimentas

Abiotinės sintezės teorija šiandien negalėjo būti sukurta be Millerio eksperimento, kuris buvo 1953 m. atliko Stanley Miller ir Harold Clayton Urey (biologas ir chemikas) Čikagos universitete. Bandyti paaiškinti gyvybės kilmę laboratorinėje aplinkoje, šiems ekspertams reikėjo kelių stiklinių indų ir vamzdelių, sujungtų uždaroje grandinėje.

Apskritai eksperimentą galime apibendrinti tokiomis sąvokomis: vandens, metano, amoniako, anglies dioksido, azoto ir vandenilio (junginių, kurie galėjo būti gyvybės atsiradimo metu), ir tai buvo veikiama 60 000 voltų elektros iškrovų ūgio.

Iš šių elementų, nuo į sistemą tiekiamos energijos ir iš tarpusavyje sujungtų stiklinių vamzdžių buvo gautos įvairios organinės molekulės, įskaitant gliukozę ir kai kurias aminorūgštis. Šie junginiai yra būtini baltymų sintezei ląstelėse, ty yra jų augimo ir vystymosi pagrindai.

Po šio neįtikėtino eksperimento laboratorijoje buvo atlikti įvairūs procedūros variantai. Dėl bandymų ir klaidų bandymų buvo pasiekti šie etapai:

• Jie sugebėjo iš neorganinių junginių sudaryti 17 iš 20 aminorūgščių, sudarančių baltymus.
• Visos purino ir pirimidino bazės buvo susintetintos, kurios leidžia sukurti nukleotidus, kurie jungiasi ir sudaro DNR ir RNR ląstelėje.
• Viename tyrime teigiama, kad nukleotidai buvo sukurti iš pirimidino bazių, nors šį procesą pasiekti daug sunkiau.
• Sukurti 9 iš 11 Krebso ciklo tarpininkų.

Nepaisant visų šių pažangų, paaiškinti organinių medžiagų susidarymą iš neorganinių lieka galvosūkis. Pavyzdžiui, teoriškai teigiama, kad gyvybės atsiradimo metu metano ir amoniako koncentracija atmosfera nebuvo aukšta, todėl eksperimentas, kurį jums pristatėme, šiek tiek praranda jėga. Be to, organinių molekulių kilmės paaiškinimas yra pirmas žingsnis norint suprasti jų atsiradimą gyvenimą, tačiau, kaip matėme, molekulių asociacija reikalauja kažko „ypatingo“, kad būtų suvokiama kaip gyvenimą.

• Galbūt jus domina: "Biologinės evoliucijos teorija: kas tai yra ir ką ji paaiškina"

Gyvybės kilmės hipotezė

Norint atsakyti į gyvybės atsiradimo hipotezę, ji turi išspręsti šias abejones:

• Kaip buvo sukurtos esminės gyvybę apibrėžiančios molekulės, tai yra aminorūgštys ir nukleotidai (anksčiau aprašytas eksperimentas gali duoti dalinį atsakymą).
• Kaip šie junginiai buvo susiję su makromolekulių, ty DNR, RNR ir baltymų, atsiradimu (daug sunkesnis paaiškinimo procesas).
• Kaip šios makromolekulės sugebėjo savarankiškai daugintis (atsakymo nėra).
• Kaip šios makromolekulės buvo atskirtos autonominėmis formomis, atskirtomis nuo aplinkos, tai yra, ląstelės.

Galbūt Millerio eksperimentas ir jo variantai tam tikru mastu apima pirmuosius du klausimus. Nepaisant to, paaiškinti likusius nežinomus dalykus yra nelengva užduotis. 2016 m. žurnale „Nature“ atliktame tyrime pavyko žengti dar vieną žingsnį šiuo klausimu: ištyrė mažų „aktyvių lašelių“, susidarančių molekulėms atskiriant sudėtinguose mišiniuose, atsirandančius dėl fazių pokyčių, fiziką. Kitaip tariant, tai buvo chemiškai aktyvūs lašeliai, perdirbantys cheminius komponentus į aplinkinį skystį ir iš jo.

Šiame tyrime žavi tai, kad praktikai nustatė, kad šie lašeliai buvo linkę augti iki ląstelės dydžio ir tam tikru mastu dalijasi panašiais procesais. Tai galėtų reikšti aiškų „prebiotinio protoląstelio“ modelį, ty suskaidytų subjektų, kuriuose vyksta cheminiai procesai, egzistavimas, nepaisant to, kad jie per se nebuvo gyvi. Žinoma, judame tose srityse, kurias sunku suprasti, tačiau bendra idėja yra tokia kitas: daroma mokslo pažanga, kuri bando atsakyti į klausimus postulatai.

Kitos hipotezės

Abiogenezė Žemėje arba kas yra ta pati, abiotinės sintezės teorija (gyvybės sukūrimas iš organinių medžiagų) Tai nėra vienintelės hipotezės, paaiškinančios gyvybę mūsų planetoje. Aiškus to pavyzdys yra panspermija, visiškai kitokia srovė, kuri bando paaiškinti pirmųjų mikroorganizmų atėjimą į Žemę per egzogeninius kūnus, tai yra, meteoritus.

Nuo tada buvo padaryta daug atradimų šia tema kai kurios bakterijų kolonijos parodė atsparumą kosmoso sąlygoms, planetos išvykimas iš orbitos ir vėlesnis įėjimas. Nepaisant to, nebuvo įmanoma patikrinti išgyvenimo 3 etapais vienu metu ir vėl kalbame apie laboratorines sąlygas.

Hipotezės, tokios kaip panspermija, taip pat kelia problemų, nes jos bando paaiškinti, kaip gyvybė atėjo į žemę, bet ne jos tikroji kilmė. Dėl šios priežasties faktas, kad organinių molekulių asociacija sukėlė gyvybę, iki šiol tebėra tikras nežinomas.

Santrauka

Kaip matėme, po Millerio eksperimento abiotinės sintezės teorijos srityje buvo padaryta didžiulė pažanga: beveik visos aminorūgštys iki nukleotido, jos beveik sugebėjo iš neorganinių medžiagų sukurti „visus“ elementus, reikalingus ląstelei. Kovas.

Deja, išlieka klausimas: kaip šios molekulės susijungė ir sukūrė ląstelę? Tyrimai, tokie kaip anksčiau aprašyti ir paskelbti žurnale Nature, bando atsakyti į šį klausimą per negyvų „proto-ląstelių“, sudarytų iš organinių molekulių, kurios reaguoja su aplinka panašiai kaip subjektas, tyrimas Mobilusis telefonas. Žinoma, laukia ilgas kelias ir gyvybės kilmės klausimas išlieka aktualus.

Bibliografinės nuorodos:

• Abiogenesis, gyvybės kilmė Žemėje, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa biblioteka.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... ir Réfrégiers, M. (2018). Abiotinė aminorūgščių sintezė vandenyno litosferos įdubose. Gamta, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hymanas, A. A. ir Julicher, F. (2017). Aktyvių lašelių augimas ir dalijimasis suteikia protoląstelių modelį. Gamtos fizika, 13(4), 408-413.