Abiyotik sentez teorisi: nedir ve hangi soruları cevaplamaya çalışır?

Hayatın kökenini anlamak, insan için önerilebilecek en karmaşık ve mistik konulardan biridir. Canlıların temel birimi olan hücre, cansız bileşiklerden nasıl meydana gelmiştir? Canlıların onları oluşturan elementlerden ortaya çıkmasının altında yatan sebep nedir?

Basit "cansız" kavramının anlaşılması son derece karmaşıktır, çünkü tahminen 8,7 milyondan fazla türün bulunduğu bir gezegende (çoğu yaşamsızdır). Keşfedin), Dünya tarihinin bir noktasında duyarlı organik madde eksikliğini tasavvur etmenin basit gerçeği, şüphesiz, en iyi insanlar için bile bir meydan okumadır. Bilim insanları.

Burada insanın varlığının ötesine geçen bir konuyu keşfedeceğiz, çünkü Dünyadaki yaşamın kökenini açıklamaya çalışan hipotez ve varsayımları açıklığa kavuşturmak gezegen. bu kapsamı abiyogenez ve abiyotik sentez teorisi, varlığın varlığını hiçlikten açıklamakla ilgili.

• İlgili makale: "Yaşamın kökenine ilişkin en iyi 10 teori"

Abiyotik sentez teorisi nedir?

Abiyogenez, yaşamın yokluğundan doğal olarak ortaya çıkma süreci, yani atıl maddeye dayalı

, basit organik bileşikler. Bilimsel topluluk, yaşamın kökeninin, buharın buharlaştığı 4.410 milyon yıllık bir döneme dayandığını tahmin ediyor. Suyun Dünya üzerinde düzenli olarak yoğunlaşmaya başladığı ve 3.770 milyon yıl önce, suyun ilk belirtilerinin görüldüğü anlar. hayat.

Hayatın kökenine ilişkin "klasik" teori, bilimsel inceleme makalelerinde ele alınan bazı aşılmaz lojistik sakıncalar içerir. birden çok durumda. Bu süreci açıklarken karmaşıklığı anlamak için bunlardan bazılarını sunuyoruz:

• Bu varsayımlar, "yaşam" kavramının kendisini belirsizleştirir. Canlı formların uzay-zamanda kendi kendine sentezlenmesine ilişkin indirgenebilir bir sonuç yoktur.
• İlk canlıların üretimi, koşulları herhangi bir yaşam türünün gelişmesi için çok agresif olan ilkel denizlerde bulunuyor.
• Protobiyontların, karmaşık bir moleküler yapı edinme gibi basit bir olguyla yaşam "aldıklarını" ortaya koyar.
• Bir şeyin canlı olabilmesi için DNA gereklidir, bu ilkel denizler kadar iklimsel olarak sert bir ortamda neredeyse akıl almaz bir gerçektir.
• İlki neydi; yumurta mı tavuk mu? Yani DNA ve RNA'ya sahip olmadıklarını varsayarsak, ilk canlılar nasıl çoğaldı?

Biraz metafizik olmanın zamanı geldi, çünkü bu listedeki üçüncü nokta özellikle dikkatimizi çekiyor. En basit hücre tipini meydana getirmek için gerekli olan tüm maddeleri bile sıralamadan, yaşamı deneyimleyen bir yapı elde etmeyi başardık., "varlık"ın tüm parçalarının toplamından daha fazlasını oluşturmasının nedeni, değil mi?

Organik moleküllerden abiyotik sentez: Miller'in deneyi

Abiyotik sentez teorisi, Miller'in deneyi olmadan bugün tasarlanamazdı. 1953'te Chicago Üniversitesi'nde Stanley Miller ve Harold Clayton Urey (biyolog ve kimyager) tarafından gerçekleştirildi. Canlılığın kökenini laboratuvar ortamında açıklamaya çalışmak, bu uzmanların kapalı bir devrede birbirine bağlı bir dizi cam kap ve tüpe ihtiyacı vardı..

Genel hatlarıyla deneyi şu kavramlarla özetleyebiliriz: su, metan, amonyak, karbondioksit, nitrojen ve hidrojen (hayatın başlangıcında muhtemelen mevcut olan bileşikler) ve bu çok yüksek hızda 60.000 voltluk elektrik deşarjlarına maruz bırakıldı. uzun.

Bu elemanlardan, sisteme verilen enerjiden ve birbirine bağlı cam tüplerden glikoz ve bazı amino asitler dahil olmak üzere çeşitli organik moleküller elde edildi. Bu bileşikler, hücreler tarafından protein sentezi, yani büyüme ve gelişmelerinin temeli için gereklidir.

Bu inanılmaz deneyden sonra, laboratuvar ortamlarında prosedürün çeşitli varyantları gerçekleştirildi. Deneme yanılma denemeleri sayesinde aşağıdaki kilometre taşları elde edilmiştir:

• Proteinleri oluşturan 20 amino asidin 17'sini inorganik bileşiklerden oluşturmayı başarmışlardır.
• Tüm pürin ve pirimidin bazları, hücrede DNA ve RNA oluşturmak üzere birleşen nükleotitlerin oluşturulmasına izin veren sentezlenmiştir.
• Bir çalışma, pirimidin bazlarından nükleotidler yarattığını iddia ediyor, ancak bu işlemi gerçekleştirmek çok daha zor.
• 11 Krebs döngüsü aracısından 9'u oluşturuldu.

Bütün bu gelişmelere rağmen, inorganikten organik maddenin oluşumunu açıklamak bir bilmece olarak kalır. Örneğin, yaşamın başlangıcı sırasında, metan ve amonyak konsantrasyonunun atmosfer yüksek değildi, bu yüzden size açıkladığımız deney biraz kaybediyor. güç. Ayrıca organik moleküllerin kökenini açıklamak, ortaya çıkışını anlamanın ilk adımıdır. Ancak daha önce gördüğümüz gibi, moleküllerin birleşmesi "özel" bir şeyin, yaşam olarak tasavvur edilmesini gerektirir. hayat.

• İlginizi çekebilir: "Biyolojik evrim teorisi: nedir ve neyi açıklar"

Yaşamın kökeni hipotezi

Yaşamın kökenine yönelik bir yanıt hipotezi için aşağıdaki şüpheleri çözmesi gerekir:

• Yaşamı tanımlayan temel moleküller, yani amino asitler ve nükleotidler nasıl yaratıldı (daha önce açıklanan deney kısmi bir cevap verebilir).
• Bu bileşiklerin makromolekülleri, yani DNA, RNA ve proteinleri oluşturmak için nasıl ilişkilendirildiği (çok daha zor bir açıklama süreci).
• Bu makromoleküller kendilerini nasıl yeniden üretebildiler (cevap yok).
• Bu makromoleküllerin çevreden, yani hücreden ayrılmış otonom formlarda nasıl sınırlandırıldığı.

Belki de Miller'in deneyi ve varyantları, bir dereceye kadar ilk iki soruyu kapsar. Buna rağmen, bilinmeyenlerin geri kalanını açıklamak göz korkutucu bir iştir. 2016 yılında Nature dergisinde yapılan bir araştırma, bu konuyla ilgili olarak bir adım daha ileri gitmeyi başardı: Faz değişimlerinden kaynaklanan karmaşık karışımlarda moleküllerin ayrılmasıyla oluşan küçük "aktif damlacıkların" fiziğini inceledi.. Başka bir deyişle, çevredeki sıvının içinde ve dışında kimyasal bileşenleri geri dönüştüren kimyasal olarak aktif damlacıklardı.

Bu çalışma hakkında büyüleyici olan şey, uygulayıcıların bu damlacıkların bir hücre boyutuna ulaşma eğiliminde olduklarını ve bir dereceye kadar benzer süreçlerle bölündüklerini bulmalarıdır. Bu, "prebiyotik protohücre" için net bir model varsayabilir, yani, kendi başlarına canlı olmamalarına rağmen kimyasal süreçlerin meydana geldiği bölümlere ayrılmış varlıkların varlığı. Elbette anlaşılması zor alanlarda ilerliyoruz ama genel fikir şu: sıradaki: soruları cevaplamaya çalışan bilimsel ilerlemeler kaydediliyor varsayımlar.

Diğer hipotezler

Abiyotik sentez teorisi (organik maddeden canlı oluşumu) Gezegenimizdeki yaşamı açıklamak için düşünülen tek hipotez bunlar değil.. Bunun açık örneği, Hz. panspermi, ilk mikroorganizmaların Dünya'ya gelişini eksojen cisimler, yani meteorlar aracılığıyla açıklamaya çalışan bambaşka bir akım.

Bu konuda bugüne kadar pek çok keşif yapılmıştır. bazı bakteri kolonileri uzay koşullarına direnç göstermiştir., bir gezegenin yörüngesinden ayrılış ve müteakip giriş. Buna rağmen aynı anda 3 aşamada hayatta kalmayı doğrulamak mümkün olmadı ve bir kez daha laboratuvar koşullarıyla uğraşıyoruz.

Panspermia gibi hipotezler de hayatın asıl kökenini değil de Dünya'ya nasıl geldiğini açıklamaya çalıştıkları için başlı başına bir sorun teşkil ederler. Bu nedenle, organik moleküllerin bir araya gelerek canlılığı meydana getirip getirmediği, bugüne kadar gerçek bir bilinmezlik olarak kalmıştır.

Özet

Görebildiğimiz gibi, Miller'in deneyinden bu yana abiyotik sentez teorisi açısından muazzam ilerlemeler kaydedildi: neredeyse sentezden nükleotidine kadar tüm amino asitleri, hücrenin içine girebilmesi için gerekli olan "tüm" elementleri inorganik maddeden yaratmayı neredeyse başarmışlardır. Mart.

Ne yazık ki, soru şu: Bu moleküller hücreyi oluşturmak için nasıl birleşti? Daha önce Nature dergisinde açıklanan ve yayınlanan araştırma gibi araştırmalar, bu soruyu şu şekilde yanıtlamaya çalışır: çevre ile bir varlığa benzer şekilde reaksiyona giren organik moleküllerden oluşan cansız "proto-hücrelerin" incelenmesi cep telefonu. Elbette daha alınacak çok yol var ve hayatın kökeni sorusu geçerliliğini koruyor.

Bibliyografik referanslar:

• Abiogenesis, Yeryüzündeki yaşamın kökeni, Nasif Nahle Sabag, Omegalfa Kütüphanesi.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Refrégiers, M. (2018). Okyanus litosferinin girintilerinde amino asitlerin abiyotik sentezi. Tabiat, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A., & Juliç, F. (2017). Aktif damlacıkların büyümesi ve bölünmesi, protohücreler için bir model sağlar. Doğa Fiziği, 13(4), 408-413.