De theorie van abiotische synthese: wat het is en welke vragen het probeert te beantwoorden

Het begrijpen van de oorsprong van het leven is voor de mens een van de meest complexe en mystieke kwesties die kunnen worden voorgesteld. Hoe is de cel, de basiseenheid van levende wezens, ontstaan uit niet-levende verbindingen? Wat is de onderliggende reden die leidde tot het verschijnen van levende wezens uit de elementen waaruit ze bestaan?

Het simpele concept van "niet-leven" is enorm ingewikkeld om te begrijpen, omdat op een planeet met naar schatting meer dan 8,7 miljoen soorten (de meeste zonder ontdekken), is het simpele feit dat je je kunt voorstellen dat er op een bepaald punt in de geschiedenis van de aarde een gebrek is aan bewust organisch materiaal, zonder twijfel zelfs voor de beste mensen een uitdaging. wetenschappers.

Hier zullen we een onderwerp onderzoeken dat verder gaat dan het bestaan van de mens zelf, aangezien we dat proberen verhelder de hypothesen en veronderstellingen die hebben geprobeerd de oorsprong van het leven in ons te verklaren planeet. Het is de reikwijdte van

instagram story viewer

abiogenese en de theorie van abiotische synthese, waar het gaat om het verklaren van het bestaan van het zijn vanuit het niets.

Gerelateerd artikel: "Top 10 theorieën over het ontstaan van het leven"

Wat is de theorie van abiotische synthese?

Abiogenese verwijst naar de natuurlijk proces van ontstaan van leven uit zijn niet-bestaan, dat wil zeggen, gebaseerd op inerte materie, eenvoudige organische verbindingen. De wetenschappelijke gemeenschap schat dat de oorsprong van het leven dateert uit een periode tussen 4.410 miljoen jaar oud, toen de stoom water regelmatig begon te condenseren op aarde, en 3.770 miljoen jaar geleden, momenten waarop de eerste tekenen van leven.

De 'klassieke' theorie over het ontstaan van het leven brengt een aantal onoverkomelijke logistieke nadelen met zich mee, die in wetenschappelijke overzichtsartikelen zijn behandeld. in meerdere gevallen. Om de complexiteit bij het ophelderen van dit proces te begrijpen, presenteren we er enkele:

Deze postulaties verdoezelen het concept van 'leven' zelf. Er is geen herleidbare conclusie met betrekking tot de zelfsynthese van levende vormen in ruimte-tijd.
De productie van de eerste levende wezens vindt plaats in de primitieve zeeën, waarvan de omstandigheden te agressief waren voor welk leven dan ook om te gedijen.
Het stelt vast dat de protobionten leven 'kregen' door het simpele feit dat ze een complexe moleculaire structuur kregen.
Om iets te laten leven, is DNA vereist, een feit dat bijna ondenkbaar is in een omgeving die zo klimatologisch ruw is als de primitieve zeeën.
Wat was de eerste: het ei of de kip? Dat wil zeggen, hoe repliceerden de eerste levende wezens als we aannemen dat ze geen DNA of RNA hadden?

Het is tijd om een beetje metafysisch te worden, omdat vooral het derde punt op deze lijst onze aandacht trekt. Zelfs niet alle stoffen bestellend die nodig zijn om het eenvoudigste celtype van allemaal te laten ontstaan, zijn we erin geslaagd een structuur te verkrijgen die het leven ervaart., reden waarom het "zijn" iets meer moet zijn dan de som van al zijn delen, toch?

Abiotische synthese van organische moleculen: experiment van Miller

De theorie van abiotische synthese zou vandaag de dag niet kunnen worden bedacht zonder het experiment van Miller, en dat was het geval uitgevoerd in 1953 door Stanley Miller en Harold Clayton Urey (bioloog en chemicus) aan de Universiteit van Chicago. Om te proberen de oorsprong van het leven in een laboratoriumomgeving te verklaren, deze experts hadden een reeks glazen containers en buizen nodig die in een gesloten circuit met elkaar waren verbonden.

In grote lijnen kunnen we het experiment samenvatten in de volgende concepten: een mengsel van water, methaan, ammoniak, kooldioxide, stikstof en waterstof (de verbindingen die mogelijk aanwezig waren ten tijde van het ontstaan van het leven) en dit werd onderworpen aan elektrische ontladingen van 60.000 volt op zeer lang.

Van deze elementen, van de energie die aan het systeem wordt geleverd en van de onderling verbonden glazen buizen verschillende organische moleculen werden verkregen, waaronder glucose en enkele aminozuren. Deze verbindingen zijn essentieel voor de eiwitsynthese door cellen, dat wil zeggen, de basis van hun groei en ontwikkeling.

Na dit ongelooflijke experiment zijn verschillende varianten van de procedure uitgevoerd in laboratoriumomgevingen. Dankzij trial and error trials zijn de volgende mijlpalen bereikt:

Ze zijn erin geslaagd om uit anorganische verbindingen 17 van de 20 aminozuren te vormen waaruit eiwitten bestaan.
Alle purine- en pyrimidinebasen zijn gesynthetiseerd die de aanmaak van nucleotiden mogelijk maken, die zich associëren om DNA en RNA in de cel te vormen.
Eén studie beweert nucleotiden te hebben gemaakt van pyrimidinebasen, hoewel dit proces veel moeilijker te bereiken is.
Er zijn 9 van de 11 Krebs-fietstussenpersonen opgericht.

Ondanks al deze vorderingen het verklaren van de vorming van organisch materiaal uit anorganisch blijft een puzzel. Er wordt bijvoorbeeld getheoretiseerd dat ten tijde van het ontstaan van het leven de concentratie van methaan en ammoniak in de sfeer was niet hoog, daarom verliest het experiment dat we je hebben laten zien een beetje kracht. Bovendien is het uitleggen van de oorsprong van organische moleculen de eerste stap om het ontstaan van de leven, maar zoals we hebben gezien, vereist een associatie van moleculen iets 'speciaals' om te worden opgevat leven.

Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De theorie van biologische evolutie: wat het is en wat het verklaart"

Oorsprong van het leven hypothese

Voor een antwoordhypothese op de oorsprong van het leven moet het de volgende twijfels oplossen:

Hoe de essentiële moleculen die het leven bepalen, dat wil zeggen aminozuren en nucleotiden, zijn gemaakt (het eerder beschreven experiment kan een gedeeltelijk antwoord geven).
Hoe deze verbindingen werden geassocieerd om aanleiding te geven tot macromoleculen, dat wil zeggen DNA, RNA en eiwitten (veel moeilijker uitlegproces).
Hoe konden deze macromoleculen zichzelf reproduceren (geen antwoord).
Hoe deze macromoleculen werden afgebakend in autonome vormen, gescheiden van de omgeving, dat wil zeggen de cel.

Misschien dekken Millers experiment en zijn varianten tot op zekere hoogte de eerste twee vragen. Toch is het een hele klus om de rest van de onbekenden uit te leggen. In 2016 slaagde een studie in het tijdschrift Nature erin om nog een stap verder te gaan met betrekking tot dit probleem: bestudeerde de fysica van kleine "actieve druppeltjes", gevormd door de segregatie van moleculen in complexe mengsels als gevolg van faseveranderingen. Met andere woorden, het waren chemisch actieve druppeltjes die chemische componenten in en uit de omringende vloeistof recyclen.

Het fascinerende aan deze studie is dat de beoefenaars ontdekten dat deze druppeltjes de neiging hadden om te groeien tot de grootte van een cel en tot op zekere hoogte te worden gedeeld door vergelijkbare processen. Dit zou een duidelijk model kunnen veronderstellen voor de "prebiotische protocel", dat wil zeggen het bestaan van gecompartimenteerde entiteiten waarin chemische processen plaatsvinden ondanks het feit dat ze niet per se leefden. Natuurlijk bewegen we ons in gebieden die moeilijk te begrijpen zijn, maar het algemene idee is de volgende: er worden wetenschappelijke vorderingen gemaakt die proberen de vragen te beantwoorden postuleert.

Andere hypothesen

Abiogenese op aarde, of wat hetzelfde is, de theorie van abiotische synthese (schepping van leven uit organisch materiaal) Het zijn niet de enige hypothesen die worden overwogen om het leven op onze planeet te verklaren. Het duidelijke voorbeeld hiervan is de panspermie, een heel andere stroming die de komst van de eerste micro-organismen op aarde probeert te verklaren via exogene lichamen, dat wil zeggen meteorieten.

Sindsdien zijn er veel ontdekkingen gedaan over dit onderwerp sommige bacteriekolonies hebben weerstand getoond tegen ruimteomstandigheden, het vertrek uit de baan van een planeet en de daaropvolgende ingang. Toch is het niet mogelijk geweest om de overleving in de 3 stadia tegelijkertijd te verifiëren en, nogmaals, we hebben te maken met laboratoriumomstandigheden.

Hypothesen zoals panspermia vormen op zichzelf ook een probleem, omdat ze proberen te verklaren hoe het leven op aarde is gekomen, maar niet de werkelijke oorsprong ervan. Om deze reden blijft het feit dat een associatie van organische moleculen aanleiding gaf tot leven, tot op de dag van vandaag een echte onbekende.

Samenvatting

Zoals we hebben kunnen zien, zijn er sinds het experiment van Miller enorme vorderingen gemaakt in termen van de theorie van abiotische synthese: van de synthese van bijna alle aminozuren tot op de nucleotide, ze zijn er bijna in geslaagd om "alle" noodzakelijke elementen uit anorganische materie te creëren voor een cel om zichzelf in te plaatsen Maart.

Helaas blijft de vraag: hoe associeerden deze moleculen zich om de cel te laten ontstaan? Onderzoek zoals eerder beschreven en gepubliceerd in het tijdschrift Nature probeert deze vraag te beantwoorden door middel van de studie van niet-levende "protocellen" die zijn samengesteld uit organische moleculen die op dezelfde manier reageren met de omgeving als een entiteit mobiele telefoon. Er is natuurlijk nog een lange weg te gaan en de vraag naar de oorsprong van het leven blijft geldig.

Bibliografische referenties:

Abiogenesis, De oorsprong van het leven op aarde, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa Library.
Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Refrégiers, M. (2018). Abiotische synthese van aminozuren in de uitsparingen van de oceanische lithosfeer. Natuur, 564(7734), 59-63.
Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A., & Julicher, F. (2017). Groei en deling van actieve druppeltjes biedt een model voor protocellen. Natuurfysica, 13(4), 408-413.