Теорија абиотичке синтезе: шта је то и на која питања покушава да одговори

Разумевање порекла живота је, за људско биће, једно од најсложенијих и најмистичнијих питања која се могу предложити. Како је ћелија, основна јединица живих бића, настала из неживих једињења? Који је основни разлог који је довео до појаве живих бића из елемената који их чине?

Једноставан концепт „неживота“ је изузетно сложен за разумевање јер, на планети са више од 8,7 милиона процењених врста (већина без открити), једноставна чињеница схватања недостатка органске материје у неком тренутку у историји Земље је, без сумње, изазов чак и за најбоље људе. научници.

Овде ћемо истражити тему која превазилази само постојање људског бића, јер то покушавамо расветлити хипотезе и претпоставке које су покушале да објасне настанак живота у нашим Планета. То је обим абиогенеза и теорија абиотичке синтезе, где је реч о објашњавању постојања бића из ничега.

• Повезани чланак: "10 најбољих теорија о пореклу живота"

Шта је теорија абиотичке синтезе?

Абиогенеза се односи на природни процес настајања живота из његовог непостојања, односно заснованог на инертној материји

, једноставна органска једињења. Научна заједница процењује да настанак живота датира из периода између 4.410 милиона година, када је пара Вода је почела редовно да се кондензује на Земљи, а пре 3.770 милиона година, тренуци у којима су се појавили први знаци живот.

„Класична“ теорија о пореклу живота укључује неке непремостиве логистичке недостатке, који су обрађени у научним прегледним чланцима. у више случајева. Да бисмо разумели сложеност при разјашњавању овог процеса, представљамо неке од њих:

• Ове поставке замагљују сам концепт „живота“. Не постоји сводив закључак у вези са самосинтезом живих форми у простор-времену.
• Производња првих живих бића налази се у примитивним морима, чији су услови били превише агресивни да би било која врста живота напредовала.
• Утврђује да су протобиоти "примили" живот једноставном чињеницом стицања сложене молекуларне структуре.
• Да би нешто било живо, потребна је ДНК, што је готово незамислива чињеница у климатски суровом окружењу попут примитивних мора.
• Шта је било прво: јаје или кокошка? Односно, како су се прва жива бића умножавала ако претпоставимо да нису имала ДНК или РНК?

Време је да се мало позабавимо метафизиком, јер трећа тачка на овој листи посебно привлачи нашу пажњу. Чак и не наручивши све супстанце потребне за стварање најједноставнијег типа ћелија од свих, успели смо да добијемо структуру која доживљава живот, разлог због којег "биће" мора чинити нешто више од збира свих његових делова, зар не?

Абиотичка синтеза из органских молекула: Милеров експеримент

Теорија абиотичке синтезе данас се не би могла замислити без Милеровог експеримента који је који су 1953. спровели Стенли Милер и Харолд Клејтон Ури (биолог и хемичар) на Универзитету у Чикагу. Да покушам да објасним порекло живота у лабораторијском окружењу, овим стручњацима је био потребан низ стаклених контејнера и цеви повезаних у затворено коло.

У општим цртама, експеримент можемо сумирати у следеће концепте: мешавина воде, метана, амонијака, угљен-диоксида, азота и водоник (једињења која су вероватно била присутна у време настанка живота) и то је било подвргнуто електричним пражњењима од 60.000 волти при веома висок.

Од ових елемената, од енергије која се доводи у систем и од међусобно повезаних стаклених цеви добијени су различити органски молекули, укључујући глукозу и неке аминокиселине. Ова једињења су неопходна за синтезу протеина у ћелијама, односно основе њиховог раста и развоја.

После овог невероватног експеримента, у лабораторијским условима су спроведене различите варијанте поступка. Захваљујући покушајима и грешкама, постигнуте су следеће прекретнице:

• Успели су да формирају, од неорганских једињења, 17 од 20 аминокиселина које чине протеине.
• Синтетисане су све базе пурина и пиримидина које омогућавају стварање нуклеотида, који се удружују да формирају ДНК и РНК у ћелији.
• Једна студија тврди да је створила нуклеотиде из пиримидинских база, иако је овај процес много теже постићи.
• Створено је 9 од 11 посредника Кребсовог циклуса.

Упркос свим овим напретцима, објашњавање настанка органске материје из неорганских остаје загонетка. На пример, претпоставља се да је, у време настанка живота, концентрација метана и амонијака у атмосфера није била напета, због чега експеримент који смо вам изложили мало губи сила. Поред тога, објашњавање порекла органских молекула је први корак у разумевању настанка живот, али као што смо видели, асоцијација молекула захтева нешто „посебно“ да би била схваћена као живот.

• Можда ће вас занимати: "Теорија биолошке еволуције: шта је то и шта објашњава"

Хипотеза о пореклу живота

За хипотезу одговора на порекло живота, она мора да реши следеће недоумице:

• Како су настали есенцијални молекули који дефинишу живот, односно аминокиселине и нуклеотиди (претходно описан експеримент може дати делимичан одговор).
• Како су ова једињења повезана да настану макромолекуле, односно ДНК, РНК и протеине (много тежи процес објашњења).
• Како су ови макромолекули могли да се сами репродукују (нема одговора).
• Како су ови макромолекули били разграничени у аутономне форме одвојене од околине, односно ћелије.

Можда Милеров експеримент и његове варијанте донекле покривају прва два питања. Чак и тако, објашњавање осталих непознатих је застрашујући задатак. У 2016. години, студија у часопису Натуре успела је да оде корак даље у вези са овим питањем: проучавао физику малих "активних капљица", формираних сегрегацијом молекула у сложеним смешама које су резултат фазних промена. Другим речима, то су биле хемијски активне капљице које су рециклирале хемијске компоненте у и из околне течности.

Оно што је фасцинантно у вези са овом студијом је да су практичари открили да ове капљице имају тенденцију да расту до величине ћелије и да се, у извесној мери, деле сличним процесима. Ово би могло претпоставити јасан модел за "пребиотичку протоћелију", тј. постојање подељених ентитета у којима се одвијају хемијски процеси упркос чињеници да сами по себи нису били живи. Наравно, крећемо се у областима које је тешко разумети, али општа идеја је следеће: остварују се научни помаци који покушавају да одговоре на питања постулате.

Друге хипотезе

Абиогенеза на Земљи, или што је исто, теорија абиотичке синтезе (стварање живота из органске материје) Оне нису једине хипотезе које се сматрају да објашњавају живот на нашој планети. Јасан пример за то је панспермија, сасвим другачија струја која покушава да објасни долазак првих микроорганизама на Земљу преко егзогених тела, односно метеорита.

Од тада су направљена многа открића у вези са овом темом неке колоније бактерија показале су отпорност на свемирске услове, излазак из орбите планете и каснији улазак. Чак и тако, није било могуће проверити опстанак у 3 стадијума истовремено и, опет, имамо посла са лабораторијским условима.

Хипотезе као што је панспермија такође представљају проблем саме по себи, јер покушавају да објасне како је живот дошао на земљу, али не и његово стварно порекло. Из тог разлога, чињеница да је асоцијација органских молекула довела до живота остаје до данас права непознаница.

Резиме

Као што смо могли да видимо, од Милеровог експеримента направљен је огроман напредак у погледу теорије абиотичке синтезе: од синтезе скоро све аминокиселине до нуклеотида, они су скоро успели да створе "све" неопходне елементе од неорганске материје да би се ћелија ставила у марта.

Нажалост, остаје питање: како су се ови молекули удружили да би настали ћелију? Истраживања попут оног претходно описаног и објављеног у часопису Натуре покушавају да одговоре на ово питање, кроз проучавање неживих "прото-ћелија" састављених од органских молекула које реагују са околином на сличан начин као ентитет мобилни телефон. Наравно, пред нама је дуг пут и питање порекла живота остаје на снази.

Библиографске референце:

• Абиогенеза, Порекло живота на Земљи, Насиф Нахле Сабаг, Омегалфа библиотека.
• Менез, Б., Писапиа, Ц., Андреани, М., Јамме, Ф., Ванбелинген, К. П., Брунелле, А.,... & Рефрегиерс, М. (2018). Абиотичка синтеза аминокиселина у удубљењима океанске литосфере. Натуре, 564(7734), 59-63.
• Звицкер, Д., Сеиболдт, Р., Вебер, Ц. А., Хајман, А. А., и Јулицхер, Ф. (2017). Раст и подела активних капљица представља модел за протоћелије. Физика природе, 13(4), 408-413.