Abiotiskās sintēzes teorija: kas tā ir un uz kādiem jautājumiem tā cenšas atbildēt

Dzīvības izcelsmes izpratne cilvēkam ir viens no sarežģītākajiem un mistiskākajiem jautājumiem, ko var ierosināt. Kā šūna, dzīvo būtņu pamatvienība, radās no nedzīviem savienojumiem? Kāds ir galvenais iemesls, kādēļ dzīvās būtnes parādījās no elementiem, kas tos veido?

Vienkāršo "nedzīvības" jēdzienu ir ārkārtīgi sarežģīti saprast, jo uz planētas, kurā ir vairāk nekā 8,7 miljoni sugu (lielākā daļa no tām bez atklāt), vienkāršais fakts, ka kādā Zemes vēstures brīdī tiek uzskatīts par jutīgu organisko vielu trūkumu, neapšaubāmi ir izaicinājums pat labākajiem cilvēkiem. zinātnieki.

Šeit mēs izpētīsim tēmu, kas pārsniedz cilvēka eksistenci, jo mēs to cenšamies noskaidrot hipotēzes un pieņēmumus, kas ir mēģinājuši izskaidrot dzīvības izcelsmi mūsu planēta. Tā ir darbības joma abioģenēze un abiotiskās sintēzes teorija, kur runa ir par esamības no nekā izskaidrošanu.

• Saistīts raksts: "10 populārākās dzīvības izcelsmes teorijas"

Kāda ir abiotiskās sintēzes teorija?

Abioģenēze attiecas uz dabisks dzīvības rašanās process no tās neesamības, tas ir, pamatojoties uz inertu vielu

, vienkārši organiskie savienojumi. Zinātnieku aprindas lēš, ka dzīvības izcelsme ir 4410 miljonu gadu veca, kad tvaiks ūdens sāka regulāri kondensēties uz Zemes, un pirms 3770 miljoniem gadu, brīži, kad parādījās pirmās dzīvi.

“Klasiskā” dzīvības izcelsmes teorija ietver dažus nepārvaramus loģistikas trūkumus, kas ir apskatīti zinātniskos apskata rakstos. vairākos gadījumos. Lai saprastu šī procesa sarežģītību, mēs piedāvājam dažus no tiem:

• Šīs postulācijas aizēno pašu “dzīves” jēdzienu. Nav reducējamu secinājumu par dzīvo formu pašsintēzi laiktelpā.
• Pirmo dzīvo būtņu ražošana notiek primitīvajās jūrās, kuru apstākļi bija pārāk agresīvi, lai jebkura veida dzīvība varētu attīstīties.
• Tas nosaka, ka protobionti "saņēma" dzīvību, vienkārši iegūstot sarežģītu molekulāro struktūru.
• Lai kaut kas būtu dzīvs, ir nepieciešama DNS, un tas ir gandrīz neiedomājams tik skarbā klimatiskā vidē kā primitīvās jūras.
• Kas bija pirmais: ola vai vista? Tas ir, kā replicējās pirmās dzīvās būtnes, ja pieņemam, ka tām nebija ne DNS, ne RNS?

Ir pienācis laiks mazliet metafiziski, jo trešais punkts šajā sarakstā īpaši pievērš mūsu uzmanību. Pat nepasūtot visas vielas, kas vajadzīgas, lai radītu visvienkāršāko šūnu tipu no visiem, mums ir izdevies iegūt struktūru, kas piedzīvo dzīvību, iemesls, kādēļ "būtnei" ir jāveido kaut kas vairāk nekā visu tās daļu summa, vai ne?

Abiotiskā sintēze no organiskām molekulām: Millera eksperiments

Abiotiskās sintēzes teoriju mūsdienās nevarētu iedomāties bez Millera eksperimenta, kas bija 1953. gadā veica Stenlijs Millers un Harolds Kleitons Urijs (biologs un ķīmiķis) Čikāgas Universitātē. Mēģināt izskaidrot dzīvības izcelsmi laboratorijas vidē, šiem ekspertiem bija vajadzīga virkne stikla trauku un cauruļu, kas savienoti kopā slēgtā ķēdē.

Kopumā eksperimentu varam apkopot šādos jēdzienos: ūdens, metāna, amonjaka, oglekļa dioksīda, slāpekļa un ūdeņradis (savienojumi, kas, iespējams, atradās dzīvības rašanās brīdī), un tas tika pakļauts 60 000 voltu elektriskām izlādēm garš.

No šiem elementiem, no sistēmai piegādātās enerģijas un no savstarpēji savienotajām stikla caurulēm tika iegūtas dažādas organiskās molekulas, tostarp glikoze un dažas aminoskābes. Šie savienojumi ir būtiski šūnu proteīnu sintēzei, tas ir, to augšanas un attīstības pamatā.

Pēc šī neticamā eksperimenta laboratorijas apstākļos tika veikti dažādi procedūras varianti. Pateicoties izmēģinājumu un kļūdu izmēģinājumiem, ir sasniegti šādi atskaites punkti:

• Viņiem ir izdevies no neorganiskiem savienojumiem izveidot 17 no 20 aminoskābēm, kas veido olbaltumvielas.
• Visas purīna un pirimidīna bāzes ir sintezētas, kas ļauj izveidot nukleotīdus, kas asociējas, veidojot DNS un RNS šūnā.
• Viens pētījums apgalvo, ka ir radījis nukleotīdus no pirimidīna bāzēm, lai gan šo procesu ir daudz grūtāk sasniegt.
• Ir izveidoti 9 no 11 Krebsa cikla starpniekiem.

Neskatoties uz visiem šiem sasniegumiem, izskaidrot organisko vielu veidošanos no neorganiskām joprojām ir mīkla. Piemēram, tiek uzskatīts, ka dzīvības rašanās brīdī metāna un amonjaka koncentrācija atmosfēra nebija augsta, tāpēc eksperiments, kuru mēs jums atklājām, nedaudz zaudē spēku. Turklāt organisko molekulu izcelsmes izskaidrošana ir pirmais solis, lai izprastu rašanos dzīvi, bet, kā mēs redzējām, molekulu asociācijai ir nepieciešams kaut kas "īpašs", lai to uztvertu kā dzīvi.

• Jūs varētu interesēt: "Bioloģiskās evolūcijas teorija: kas tā ir un ko tā izskaidro"

Dzīves izcelsmes hipotēze

Lai iegūtu atbildes hipotēzi par dzīvības izcelsmi, tai jāatrisina šādas šaubas:

• Kā tika izveidotas būtiskās molekulas, kas nosaka dzīvību, tas ir, aminoskābes un nukleotīdi (iepriekš aprakstītais eksperiments var sniegt daļēju atbildi).
• Kā šie savienojumi tika saistīti, lai radītu makromolekulas, tas ir, DNS, RNS un olbaltumvielas (daudz sarežģītāks izskaidrošanas process).
• Kā šīs makromolekulas spēja pašas atražoties (nav atbildes).
• Kā šīs makromolekulas tika norobežotas autonomās formās, kas atdalītas no vides, tas ir, šūnas.

Iespējams, Millera eksperiments un tā varianti zināmā mērā aptver pirmos divus jautājumus. Tomēr pārējo nezināmo izskaidrošana ir biedējošs uzdevums. 2016. gadā pētījumam žurnālā Nature izdevās spert soli tālāk saistībā ar šo jautājumu: pētīja mazu "aktīvo pilienu" fiziku, ko veido molekulu segregācija sarežģītos maisījumos, kas rodas fāzes izmaiņu rezultātā. Citiem vārdiem sakot, tie bija ķīmiski aktīvi pilieni, kas pārstrādāja ķīmiskās sastāvdaļas apkārtējā šķidrumā un no tā.

Šajā pētījumā aizraujoši ir tas, ka praktizētāji atklāja, ka šiem pilieniem bija tendence pieaugt līdz šūnas izmēram un zināmā mērā sadalīti līdzīgu procesu rezultātā. Tas varētu paredzēt skaidru "prebiotiskā protošūnas" modeli, tas ir, nodalītu vienību esamība, kurās notiek ķīmiskie procesi, neskatoties uz to, ka tās pašas par sevi nebija dzīvas. Protams, mēs virzāmies uz jomām, kuras ir grūti saprast, bet vispārējā ideja ir nākamais: tiek veikti zinātnes sasniegumi, kas cenšas atbildēt uz jautājumiem postulāti.

Citas hipotēzes

Abioģenēze uz Zemes vai tas pats, abiotiskās sintēzes teorija (dzīvības radīšana no organiskām vielām) Tās nav vienīgās hipotēzes, kas izskaidro dzīvību uz mūsu planētas. Skaidrs piemērs tam ir panspermija, pavisam cita strāva, kas mēģina izskaidrot pirmo mikroorganismu ierašanos uz Zemes caur eksogēniem ķermeņiem, tas ir, meteorītiem.

Kopš tā laika šajā jomā ir veikti daudzi atklājumi dažas baktēriju kolonijas ir izrādījušas rezistenci pret kosmosa apstākļiem, planētas iziešana no orbītas un tai sekojošā ieiešana. Neskatoties uz to, nav bijis iespējams pārbaudīt izdzīvošanu 3 posmos vienlaikus, un mēs atkal runājam par laboratorijas apstākļiem.

Hipotēzes, piemēram, panspermija, arī rada problēmas pašas par sevi, jo tās mēģina izskaidrot, kā dzīvība radās uz Zemes, bet ne tās patieso izcelsmi. Šī iemesla dēļ fakts, ka organisko molekulu asociācija radīja dzīvību, joprojām ir patiesi nezināms.

Kopsavilkums

Kā mēs varējām redzēt, kopš Millera eksperimenta abiotiskās sintēzes teorijā ir panākts milzīgs progress: no gandrīz sintēzes visas aminoskābes līdz pat nukleotīdam, tām ir gandrīz izdevies no neorganiskām vielām radīt "visus" nepieciešamos elementus, lai šūna varētu tajā ievietoties. marts.

Diemžēl paliek jautājums: kā šīs molekulas asociējās, lai radītu šūnu? Pētījumi, piemēram, iepriekš aprakstītie un publicētie žurnālā Nature, mēģina atbildēt uz šo jautājumu, izmantojot pētījums par nedzīvām "protošūnām", kas sastāv no organiskām molekulām, kas reaģē ar vidi līdzīgi kā vienība Mobilais telefons. Protams, vēl tāls ceļš ejams, un jautājums par dzīvības izcelsmi paliek spēkā.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Abiogenesis, Dzīvības izcelsme uz Zemes, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa bibliotēka.
• Menezs, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Réfrégiers, M. (2018). Aminoskābju abiotiskā sintēze okeāna litosfēras padziļinājumos. Nature, 564(7734), 59-63.
• Cvikers, D., Seibolts, R., Vēbers, K. A., Haimens, A. A. un Džuličers, F. (2017). Aktīvo pilienu augšana un dalīšanās nodrošina protošūnu modeli. Dabas fizika, 13(4), 408-413.