Теория абиотического синтеза: что это такое и на какие вопросы она пытается ответить

Понимание происхождения жизни является для человека одним из самых сложных и мистических вопросов, которые только можно предложить. Как клетка, основная единица живых существ, возникла из неживых соединений? Какова первопричина, приведшая к возникновению живых существ из составляющих их элементов?

Простую концепцию «нежизни» чрезвычайно сложно понять, потому что на планете с более чем 8,7 миллионами предполагаемых видов (большинство из них не имеют обнаружить), сам факт осознания отсутствия разумной органической материи в какой-то момент истории Земли, без сомнения, является проблемой даже для лучших из людей. ученые.

Здесь мы исследуем тему, выходящую за рамки самого существования человека, поскольку мы пытаемся прояснить гипотезы и предположения, которые пытались объяснить происхождение жизни в нашей планета. Это сфера абиогенез и теория абиотического синтеза, где речь идет об объяснении существования бытия из ничего.

• Связанная статья: «10 лучших теорий происхождения жизни»

Что такое теория абиотического синтеза?

Абиогенез относится к естественный процесс возникновения жизни из своего небытия, то есть на основе косной материи, простые органические соединения. По оценкам научного сообщества, зарождение жизни датируется периодом между 4 410 миллионами лет, когда пар воды начала регулярно конденсироваться на Земле, и 3 770 миллионов лет назад, в моменты, когда появились первые признаки жизнь.

«Классическая» теория происхождения жизни содержит ряд непреодолимых логистических недостатков, которые освещались в научных обзорных статьях. в нескольких экземплярах. Чтобы понять сложность при выяснении этого процесса, приведем некоторые из них:

• Эти постулаты затемняют само понятие «жизнь». Нет однозначного вывода относительно самосинтеза живых форм в пространстве-времени.
• Производство первых живых существ находилось в первобытных морях, условия которых были слишком агрессивными для процветания любого типа жизни.
• Он устанавливает, что протобионты «получили» жизнь благодаря простому факту приобретения сложной молекулярной структуры.
• Чтобы что-то было живым, требуется ДНК, что почти немыслимо в такой суровой климатической среде, как первобытные моря.
• Что было первым: яйцо или курица? То есть как размножались первые живые существа, если предположить, что у них не было ни ДНК, ни РНК?

Пришло время немного метафизики, потому что третий пункт в этом списке особенно привлекает наше внимание. Даже не упорядочив все вещества, необходимые для возникновения простейшего типа клеток, нам не удалось получить структуру, переживающую жизнь., причина, по которой «бытие» должно составлять нечто большее, чем сумма всех его частей, верно?

Абиотический синтез из органических молекул: эксперимент Миллера

Сегодня теория абиотического синтеза немыслима без эксперимента Миллера, который был проведенный в 1953 году Стэнли Миллером и Гарольдом Клейтоном Юри (биологом и химиком) в Чикагском университете. Чтобы попытаться объяснить происхождение жизни в лабораторных условиях, этим экспертам понадобился ряд стеклянных сосудов и трубок, соединенных вместе в замкнутом контуре..

В общих чертах можно обобщить эксперимент в следующих понятиях: смесь воды, метана, аммиака, углекислого газа, азота и водород (соединения, которые, возможно, существовали во время зарождения жизни) и подвергся электрическим разрядам в 60 000 вольт при очень высокой температуре. высокий.

От этих элементов, от подводимой к системе энергии и от соединенных между собой стеклянных трубок были получены различные органические молекулы, в том числе глюкоза и некоторые аминокислоты. Эти соединения необходимы клеткам для синтеза белка, т. е. основы их роста и развития.

После этого невероятного эксперимента в лабораторных условиях были проведены различные варианты процедуры. Благодаря методу проб и ошибок были достигнуты следующие вехи:

• Им удалось сформировать из неорганических соединений 17 из 20 аминокислот, входящих в состав белков.
• Были синтезированы все пуриновые и пиримидиновые основания, которые позволяют создавать нуклеотиды, которые связываются с образованием ДНК и РНК в клетке.
• В одном исследовании утверждается, что нуклеотиды были созданы из пиримидиновых оснований, хотя этот процесс гораздо сложнее осуществить.
• Созданы 9 из 11 посредников цикла Кребса.

Несмотря на все эти достижения, объяснение образования органического вещества из неорганических остается загадкой. Например, предполагается, что во время зарождения жизни концентрация метана и аммиака в атмосфера была невысокой, из-за чего эксперимент, который мы вам выставили, теряет немного сила. Кроме того, объяснение происхождения органических молекул — это первый шаг к пониманию возникновения жизни, но, как мы видели, ассоциация молекул требует чего-то «особого», чтобы понимать ее как жизнь.

• Вас может заинтересовать: «Теория биологической эволюции: что это такое и что она объясняет»

Гипотеза происхождения жизни

Для ответа на гипотезу о происхождении жизни она должна разрешить следующие сомнения:

• Как были созданы основные молекулы, определяющие жизнь, то есть аминокислоты и нуклеотиды (описанный ранее эксперимент может дать частичный ответ).
• Как эти соединения были связаны, чтобы дать начало макромолекулам, то есть ДНК, РНК и белкам (гораздо более сложный процесс объяснения).
• Как эти макромолекулы могли самовоспроизводиться (нет ответа).
• Каким образом эти макромолекулы разграничивались в автономные формы, отделенные от окружающей среды, то есть клетки.

Возможно, эксперимент Миллера и его варианты в какой-то степени охватывают первые два вопроса. Тем не менее, объяснение остальных неизвестных — сложная задача. В 2016 году в исследовании журнала Nature удалось сделать еще один шаг в отношении этого вопроса: изучал физику маленьких «активных капель», образованных сегрегацией молекул в сложных смесях в результате фазовых переходов.. Другими словами, они были химически активными каплями, которые перерабатывали химические компоненты в окружающую жидкость и из нее.

Что интересно в этом исследовании, так это то, что практики обнаружили, что эти капли имеют тенденцию расти до размера клетки и, в некоторой степени, делятся сходными процессами. Это может предполагать четкую модель «пребиотической протоклетки», то есть существование разделенных объектов, в которых происходят химические процессы, несмотря на то, что они не были живыми сами по себе. Конечно, мы движемся в областях, которые трудно понять, но общая идея такова. следующий: научные достижения делаются, чтобы попытаться ответить на вопросы постулаты.

Другие гипотезы

Абиогенез на Земле, или что то же, теория абиотического синтеза (создание жизни из органического вещества) Это не единственные гипотезы, объясняющие жизнь на нашей планете.. Ярким примером этого является панспермия, совсем другое течение, которое пытается объяснить приход первых микроорганизмов на Землю через экзогенные тела, то есть метеориты.

В этой области было сделано много открытий, поскольку некоторые бактериальные колонии показали устойчивость к космическим условиям, уход с орбиты планеты и последующий вход. Тем не менее, невозможно было одновременно проверить выживаемость на трех стадиях, и, опять же, мы имеем дело с лабораторными условиями.

Такие гипотезы, как панспермия, также представляют проблему сами по себе, поскольку они пытаются объяснить, как жизнь появилась на земле, но не ее фактическое происхождение. По этой причине тот факт, что ассоциация органических молекул породила жизнь, до сих пор остается по-настоящему неизвестным.

Краткое содержание

Как мы могли видеть, со времени эксперимента Миллера были достигнуты огромные успехи в теории абиотического синтеза: от синтеза почти все аминокислоты до нуклеотида, они почти сумели создать «все» необходимые элементы из неорганического вещества, чтобы клетка могла встроиться в Маршировать.

К сожалению, остается вопрос: как эти молекулы объединились, чтобы дать начало клетке? Исследования, подобные ранее описанному и опубликованному в журнале Nature, пытаются ответить на этот вопрос с помощью изучение неживых «протоклеток», состоящих из органических молекул, которые реагируют с окружающей средой так же, как и сущность. сотовый телефон. Конечно, предстоит еще долгий путь, и вопрос о происхождении жизни остается актуальным.

Библиографические ссылки:

• Абиогенез, Происхождение жизни на Земле, Насиф Нахле Сабаг, Библиотека Омегалфа.
• Менез Б., Пизапиа К., Андреани М., Джамме Ф., Ванбеллинген К. П., Брюнель А.,... и Рефрежье, М. (2018). Абиотический синтез аминокислот в глубинах океанической литосферы. Природа, 564(7734), 59-63.
• Цвикер Д., Зейбольдт Р., Вебер К. А., Хайман А. А., и Юлишер, Ф. (2017). Рост и деление активных капель представляет собой модель протоклеток. Физика природы, 13(4), 408-413.