Teorin om abiotisk syntes: vad det är och vilka frågor den försöker svara på

Att förstå livets ursprung är för människan en av de mest komplexa och mystiska frågor som kan föreslås. Hur uppstod cellen, den grundläggande enheten av levande varelser, från icke-levande föreningar? Vad är den bakomliggande orsaken som ledde till att levande varelser dök upp från de element som utgör dem?

Det enkla begreppet "icke-liv" är enormt komplicerat att förstå eftersom det på en planet med mer än 8,7 miljoner uppskattade arter (de flesta av dem utan upptäcka), är det enkla faktum att föreställa sig bristen på känslomässigt organiskt material någon gång i jordens historia, utan tvekan, en utmaning även för de bästa av människor. forskare.

Här kommer vi att utforska ett ämne som går bortom själva existensen av människan, eftersom vi försöker belysa de hypoteser och antaganden som har försökt förklara livets uppkomst i vår planet. Det är omfattningen av abiogenes och teorin om abiotisk syntes, där det handlar om att förklara existensen av vara från ingenting.

• Relaterad artikel: "Top 10 teorier om livets ursprung"

Vad är teorin om abiotisk syntes?

Abiogenesis hänvisar till naturlig process för livets uppkomst från dess icke-existens, det vill säga baserad på inert materia, enkla organiska föreningar. Det vetenskapliga samfundet uppskattar att livets ursprung härstammar från en period mellan 4 410 miljoner år gammal, då ångan vatten började kondensera regelbundet på jorden, och för 3 770 miljoner år sedan, ögonblick då de första tecknen på liv.

Den "klassiska" teorin om livets ursprung innebär några oöverstigliga logistiska nackdelar, som har behandlats i vetenskapliga översiktsartiklar. i flera fall. För att förstå komplexiteten när vi belyser denna process presenterar vi några av dem:

• Dessa antaganden skymmer själva begreppet "liv". Det finns ingen reducerbar slutsats om självsyntesen av levande former i rum-tid.
• Produktionen av de första levande varelserna ligger i de primitiva haven, vars förhållanden var för aggressiva för att någon typ av liv skulle trivas.
• Den slår fast att protobionterna "fick" liv genom det enkla faktum att de förvärvade en komplex molekylstruktur.
• För att något ska vara levande krävs DNA, ett faktum nästan ofattbart i en miljö så klimatmässigt hård som de primitiva haven.
• Vad var det första, ägget eller hönan? Det vill säga, hur replikerade de första levande varelserna om vi antar att de inte hade DNA eller RNA?

Det är dags att bli lite metafysisk, för den tredje punkten på denna lista påkallar särskilt vår uppmärksamhet. Inte ens genom att beställa alla ämnen som krävs för att ge upphov till den enklaste celltypen av alla har vi lyckats få en struktur som upplever livet, anledning till att "väsendet" måste utgöra något mer än summan av alla dess delar, eller hur?

Abiotisk syntes från organiska molekyler: Millers experiment

Teorin om abiotisk syntes skulle inte kunna tänkas idag utan Millers experiment, vilket var utfördes 1953 av Stanley Miller och Harold Clayton Urey (biolog och kemist) vid University of Chicago. För att försöka förklara livets ursprung i en laboratoriemiljö, dessa experter behövde en serie glasbehållare och rör kopplade samman i en sluten krets.

I allmänna linjer kan vi sammanfatta experimentet i följande begrepp: en blandning av vatten, metan, ammoniak, koldioxid, kväve och väte (de föreningar som möjligen fanns vid tiden för livets uppkomst) och detta utsattes för elektriska urladdningar på 60 000 volt vid mycket lång.

Från dessa element, från energin som tillförs systemet och från de sammankopplade glasrören olika organiska molekyler erhölls, inklusive glukos och några aminosyror. Dessa föreningar är väsentliga för proteinsyntes av celler, det vill säga baserna för deras tillväxt och utveckling.

Efter detta otroliga experiment har olika varianter av proceduren utförts i laboratoriemiljöer. Tack vare trial and error-försök har följande milstolpar uppnåtts:

• De har lyckats bilda, från oorganiska föreningar, 17 av de 20 aminosyrorna som utgör proteiner.
• Alla purin- och pyrimidinbaser har syntetiserats som möjliggör skapandet av nukleotider, som associeras för att bilda DNA och RNA i cellen.
• En studie påstår sig ha skapat nukleotider från pyrimidinbaser, även om denna process är mycket svårare att uppnå.
• 9 av de 11 Krebs-cykelförmedlarna har skapats.

Trots alla dessa framsteg, Att förklara bildandet av organiskt material från oorganiskt förblir ett pussel. Det antas till exempel att, vid tiden för livets uppkomst, koncentrationen av metan och ammoniak i atmosfären var inte hög, varför experimentet som vi har exponerat för dig tappar lite av tvinga. Att förklara ursprunget till organiska molekyler är dessutom det första steget för att förstå uppkomsten av liv, men som vi har sett kräver en association av molekyler något "speciellt" för att uppfattas som liv.

• Du kanske är intresserad av: "Teorin om biologisk evolution: vad den är och vad den förklarar"

Livsuppkomsthypotes

För en svarshypotes om livets ursprung måste den lösa följande tvivel:

• Hur de essentiella molekylerna som definierar livet, det vill säga aminosyror och nukleotider, skapades (experimentet som beskrivits tidigare kan ge ett delvis svar).
• Hur dessa föreningar associerades för att ge upphov till makromolekyler, det vill säga DNA, RNA och proteiner (mycket svårare förklaringsprocess).
• Hur kunde dessa makromolekyler självreproducera sig själva (inget svar).
• Hur dessa makromolekyler avgränsades i autonoma former separerade från miljön, det vill säga cellen.

Kanske täcker Millers experiment och dess varianter till viss del de två första frågorna. Trots det är det en skrämmande uppgift att förklara resten av det okända. Under 2016 lyckades en studie i tidskriften Nature gå ett steg längre i förhållande till denna fråga: studerade fysiken hos små "aktiva droppar", som bildas genom segregering av molekyler i komplexa blandningar till följd av fasförändringar. Med andra ord var de kemiskt aktiva droppar som återvann kemiska komponenter in och ut ur den omgivande vätskan.

Det som är fascinerande med den här studien är att utövarna fann att dessa droppar tenderade att växa till storleken av en cell och till viss del delas av liknande processer. Detta skulle kunna anta en tydlig modell för den "prebiotiska protocellen", dvs. förekomsten av uppdelade enheter där kemiska processer sker trots att de inte var levande i sig. Naturligtvis rör vi oss i områden som är svåra att förstå, men den allmänna tanken är nästa: vetenskapliga framsteg görs som försöker svara på frågorna postulerar.

Andra hypoteser

Abiogenes på jorden, eller vad som är samma sak, teorin om abiotisk syntes (skapande av liv från organiskt material) De är inte de enda hypoteserna som anses förklara livet på vår planet. Det tydliga exemplet på detta är panspermi, en helt annan ström som försöker förklara ankomsten av de första mikroorganismerna på jorden genom exogena kroppar, det vill säga meteoriter.

Många upptäckter har gjorts om detta ämne sedan dess vissa bakteriekolonier har visat motstånd mot rymdförhållanden, avgången från en planets omloppsbana och den efterföljande ingången. Trots det har det inte varit möjligt att verifiera överlevnaden i de 3 stadierna samtidigt och återigen har vi att göra med laboratorieförhållanden.

Hypoteser som panspermi utgör också ett problem i sig, eftersom de försöker förklara hur livet kom till jorden, men inte dess faktiska ursprung. Av denna anledning är det faktum att en sammanslutning av organiska molekyler gav upphov till liv, till denna dag, ett verkligt okänt.

Sammanfattning

Som vi har kunnat se, sedan Millers experiment har enorma framsteg gjorts när det gäller teorin om abiotisk syntes: från syntesen av nästan alla aminosyrorna fram till nukleotiden, de har nästan lyckats skapa "alla" nödvändiga grundämnen från oorganiskt material för en cell att försätta sig i Mars.

Tyvärr kvarstår frågan: hur associerade dessa molekyler för att ge upphov till cellen? Forskning som den som tidigare beskrivits och publicerats i tidskriften Nature försöker besvara denna fråga genom studie av icke-levande "protoceller" sammansatta av organiska molekyler som reagerar med miljön på liknande sätt som en entitet mobiltelefon. Naturligtvis är det en lång väg att gå och frågan om livets ursprung är fortfarande giltig.

Bibliografiska referenser:

• Abiogenesis, Livets ursprung på jorden, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa bibliotek.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Réfrégiers, M. (2018). Abiotisk syntes av aminosyror i fördjupningarna i den oceaniska litosfären. Nature, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A., & Julicher, F. (2017). Tillväxt och delning av aktiva droppar ger en modell för protoceller. Nature Physics, 13(4), 408-413.