Abiogenesis galvenās teorijas



The abiogenesis Tas attiecas uz virkni procesu un soļu, kas radīja pirmās dzīves formas uz zemes, sākot no inertiem monomēra blokiem, kas laika gaitā spēja palielināt to sarežģītību. Ņemot vērā šo teoriju, dzīve radās no dzīvām molekulām, atbilstošos apstākļos.

Iespējams, ka pēc tam, kad abiogenesis radīja vienkāršas dzīves sistēmas, bioloģiskā evolūcija darbosies, lai radītu visas mūsdienās pastāvošās sarežģītās dzīves formas..

Daži pētnieki uzskata, ka abiogenēzes procesiem vajadzēja notikt vismaz vienu reizi zemes vēsturē, lai radītu hipotētisku organisma LUCA vai pēdējo universālo kopīgo senču (saīsinājumu angļu valodā)., pēdējais universālais kopējais senči), apmēram pirms 4 miljardiem gadu.

Tiek ierosināts, ka LUCA ir jāveido ģenētiskais kods, pamatojoties uz DNS molekulu, kas ar četrām bāzēm grupēta tripletos, kodificēta 20 veidu aminoskābēm, kas veido proteīnus. Pētnieki, kas cenšas izprast dzīvības izcelsmi, pēta abiogenēzes procesus, kas radīja LUCA.

Atbilde uz šo jautājumu ir plaši apšaubīta un bieži tiek aptverta noslēpuma un nenoteiktības miglā. Šā iemesla dēļ simtiem biologu ir piedāvājuši virkni teoriju, kas no primāras zupas rašanās saistās ar paskaidrojumiem saistībā ar ksenobioloģiju un astrobioloģiju..

Indekss

  • 1 Ko tas veido??
  • 2 Dzīves izcelsme: teorijas
    • 2.1 Spontānās paaudzes teorija
    • 2.2 Spontānās paaudzes atspēkojums
    • 2.3. Pasteura ieguldījums
    • 2.4. Panspermija    
    • 2.5 Ķīmiskās sintētiskās teorijas
    • 2.6. Millera un Urey eksperimenti
    • 2.7. Polimēru veidošanās
    • 2.8. Millera un Pasteura rezultātu saskaņošana
    • 2.9 RNS pasaule
  • 3 Pašreizējās dzīves izcelsmes koncepcijas
  • 4 Termini bioģenēze un abiogenēze
  • 5 Atsauces

Ko tas veido??

Abiogenēzes teorija ir balstīta uz ķīmisku procesu, ar kuru no dzīviem prekursoriem parādījās vienkāršākas dzīves formas.

Tiek pieņemts, ka abiogenēzes process norisinājās nepārtraukti, pretēji straujajam parādīšanās notikumam. Tādējādi šī teorija pieņem, ka pastāv nepārtrauktība starp dzīvajām vielām un pirmajām dzīvajām sistēmām.

Tāpat tiek piedāvāti dažādi scenāriji, kuros dzīves sākums varētu sākties no neorganiskām molekulām. Parasti šīs vides ir ārkārtējas un atšķiras no pašreizējiem zemes apstākļiem.

Šie iespējamie prebiotiskie apstākļi bieži tiek reproducēti laboratorijā, lai mēģinātu radīt organiskas molekulas, piemēram, slaveno Millera un Urey eksperimentu..

Dzīves izcelsme: teorijas

Kopš Aristoteļa laika dzīvības izcelsme ir bijusi viens no vispretrunīgākajiem zinātnieku un filozofu tematiem. Saskaņā ar šo svarīgo domātāju, spontānās dabas darbības dēļ, sadalāmo vielu var pārveidot par dzīvniekiem.

Abiģenēzi Aristoteles domu gaismā var apkopot viņa slavenajā frāzē omne vivum ex vivo, kas nozīmē "visa dzīve nāk no dzīves".

Pēc tam diezgan liels skaits modeļu, teoriju un spekulāciju ir mēģinājuši noskaidrot apstākļus un procesus, kas noveda pie dzīves sākuma.

Zemāk mēs aprakstīsim izcilākās teorijas gan no vēsturiskā, gan zinātniskā viedokļa, kas ir mēģinājušas izskaidrot pirmo dzīvo sistēmu izcelsmi:

Spontānas paaudzes teorija

17. gadsimta sākumā tika apgalvots, ka dzīvības formas var rasties no nedzīviem elementiem. Spontānās paaudzes teorija tika plaši pieņemta laika domātājiem, jo ​​tai bija katoļu baznīcas atbalsts. Tādējādi dzīvās būtnes var dīgt gan savus vecākus, gan nedzīvo vielu.

Viens no slavenākajiem piemēriem, ko izmantoja šīs teorijas atbalstam, ir tārpu un citu kukaiņu parādīšanās sadalītā mīkstumā, vardes, kas parādījās no dubļiem un pelēm, kas radušās no netīrām drēbēm un sviedriem..

Patiesībā bija receptes, kas solīja dzīvu dzīvnieku radīšanu. Piemēram, lai spētu veidot peles no nedzīviem materiāliem, mums bija jāapvieno kviešu graudi ar netīrām drēbēm tumšā vidē un ar dienu, kad iznāk dzīvi grauzēji.

Šī maisījuma aizstāvji apgalvoja, ka cilvēka sviedri apģērbā un kviešu fermentācija bija līdzekļi, kas vērsti uz dzīvības veidošanos.

Spontānās paaudzes atspēkojums

Septiņpadsmitajā gadsimtā sāka pamanīt trūkumus un nepilnības spontānās paaudzes teorijas paziņojumos. Tikai 1668. gadā itāļu fiziķis Francesco Redi izstrādāja atbilstošu eksperimentālu dizainu, lai to noraidītu.

Savos kontrolētajos eksperimentos Redi sterilos konteineros ievietoja smalki sagrieztus gaļas gabalus, kas iesaiņoti muslīnā. Šīs burkas pienācīgi pārklāja ar marli, tāpēc nekas nevarēja saskarties ar gaļu. Turklāt eksperimentā tika runāts ar citu pudeļu sēriju, kas netika iekļautas.

Līdz ar dienām tārpi tika novēroti tikai tajās burkās, kas tika atklātas, jo mušas varēja brīvi ieiet un nogādāt. Apvalkoto burku gadījumā olas novietoja tieši uz marles.

Tāpat pētnieks Lazzaro Spallanzani izstrādāja virkni eksperimentu, lai noraidītu spontānās paaudzes telpas. Šim nolūkam viņš izstrādāja virkni buljonu, ko viņš iesniedza ilgstošai vārīšanai, lai iznīcinātu visus mikroorganismus, kas tur dzīvos.

Tomēr spontānās paaudzes aizstāvji apgalvoja, ka siltuma daudzums, uz kuru tika pakļauts buljons, bija pārmērīgs un iznīcināja „dzīvības spēku”..

Pasteura iemaksas

Vēlāk, 1864. gadā franču biologs un ķīmiķis Louis Pasteur nolēma izbeigt spontānās paaudzes postulātus.

Lai sasniegtu šo mērķi, Pasteur izgatavoja stikla traukus, kas pazīstami kā "gulbju kakli", jo tie bija garš un izliekti pie galiem, tādējādi novēršot jebkāda mikroorganisma iekļūšanu..

Šajos konteineros Pasteur vāra virkni buljonu, kas palika sterili. Kad viens no tiem izgāž kaklu, tas kļuva piesārņots, un mikroorganismi īsā laikā izplatījās.

Pasteur sniegtie pierādījumi bija neapstrīdami, un tiem izdevās atcelt teoriju, kas ilga vairāk nekā 2500 gadus..

Panspermia    

1900. gadu sākumā zviedru ķīmiķis Svante Arrhenius uzrakstīja grāmatu ar nosaukumu "Pasaules radīšana"Kurā viņš ierosināja, ka dzīve nāk no kosmosa caur sporām, kas ir izturīgas pret ekstremāliem apstākļiem.

Loģiski, ka panspermijas teoriju ieskauj daudz strīdu, turklāt tā patiešām nesniedza izskaidrojumu par dzīvības izcelsmi.

Ķīmiskās sintētiskās teorijas

Pārbaudot Pasteura eksperimentus, viens no netiešajiem viņa pierādījumu secinājumiem ir tāds, ka mikroorganismi attīstās tikai no citiem, tas ir, dzīve var nākt tikai no dzīves. Šī parādība tika saukta par "biogenesis".

Pēc šīs perspektīvas parādīsies ķīmiskās evolūcijas teorijas, ko vada krievu Aleksandrs Oparins un angļu val. John D. S. Haldane..

Šī vīzija, saukta arī par Oparin-Haldane ķīmisko sintētisko teoriju, liek domāt, ka prebiotiskā vidē zemei ​​piemīt atmosfēra, kurā trūkst skābekļa un kurā bija liels ūdens tvaiks, metāns, amonjaks, oglekļa dioksīds un ūdeņradis.. 

Šajā vidē bija dažādi spēki, piemēram, elektriskās izlādes, saules starojums un radioaktivitāte. Šie spēki iedarbojās uz neorganiskiem savienojumiem, radot lielākas molekulas, radot organiskas molekulas, kas pazīstamas kā prebiotiskie savienojumi.

Millera un Urey eksperiments

1950. gadu vidū pētniekiem Stanley L. Miller un Harold C. Urey izdevās izveidot ģeniālu sistēmu, kas pēc Oparin-Haldane teorijas simulēja iespējamos atmosfēras apstākļus uz Zemes..

Stanley un Urey pierādīja, ka šajos "primitīvajos" apstākļos vienkāršie neorganiskie savienojumi var radīt kompleksas organiskas molekulas, kas ir nepieciešamas dzīvībai, piemēram, aminoskābes, taukskābes, urīnviela..

Polimēru veidošanās

Lai gan iepriekš minētie eksperimenti liecina par ticamu veidu, kā radušās dzīvās sistēmas sastāvdaļas saturošas biomolekulas, tās nepiedāvā nekādus polimerizācijas procesa skaidrojumus un sarežģītību.

Ir vairāki modeļi, kas mēģina izskaidrot šo jautājumu. Pirmais attiecas uz cietām minerālu virsmām, kur paaugstināta virsmas laukums un silikāti var darboties kā oglekļa molekulu katalizatori.

Okeāna dziļumos hidrotermālie ventilācijas atveres ir piemērots katalizatoru avots, piemēram, dzelzs un niķelis. Saskaņā ar eksperimentiem laboratorijās šie metāli piedalās polimerizācijas reakcijās.

Visbeidzot, okeānu bedrēs ir karsti dīķi, kas ar iztvaikošanas procesiem varētu veicināt monomēru koncentrāciju, veicinot sarežģītāku molekulu veidošanos. Šajā pieņēmumā ir balstīta "primārās zupas" hipotēze.

Millera un Pasteura rezultātu saskaņošana

Ievērojot iepriekšējās nodaļās apspriestās idejas secību, mums ir tas, ka Pasteura eksperimenti pierādīja, ka dzīve neizriet no inertiem materiāliem, bet pierādījumi par Milleru un Urey norāda, ka, ja tas notiek, bet molekulārā līmenī.

Lai spētu saskaņot abus rezultātus, ir jāpatur prātā, ka zemes atmosfēras sastāvs šodien ir pilnīgi atšķirīgs no prebiotiskās atmosfēras.

Pašreizējā atmosfērā esošais skābeklis darbotos kā veidojošo molekulu "iznīcinātājs". Jāņem vērā arī tas, ka enerģijas avoti, kas, iespējams, veicināja organisko molekulu veidošanos, vairs nav sastopami ar prebiotiskās vides biežumu un intensitāti..

Visas Zemes dzīvības formas sastāv no lieliem strukturāliem blokiem un biomolekulām, ko sauc par proteīniem, nukleīnskābēm un lipīdiem. Ar viņiem jūs varat veidot pašreizējo dzīves pamatu - šūnas.

Šūnā dzīve ir ilgstoša, un uz šī principa Pasteurs pamato sevi, lai apliecinātu, ka katrai dzīvajai būtnei ir jābūt no citas jau esošas būtnes..

RNS pasaule

Autokatalīzes nozīme abiogenēzes laikā ir izšķiroša, tāpēc viena no slavenākajām hipotēzēm par dzīves izcelsmi ir RNS pasaules hipotēze, kas postulē sākumu no vienkāršām ķēdes molekulām ar paš replikācijas spēju.

Šis RNS jēdziens liek domāt, ka pirmie biokatalizatori nebija olbaltumvielu molekulas, bet RNS molekulas - vai līdzīgs polimērs - ar spēju veikt katalīzi.

Šis pieņēmums ir balstīts uz RNS īpašībām, lai sintezētu īsus fragmentus, izmantojot rūdīšanu, kas vada procesu, papildus veicinot peptīdu, esteru un glikozīdu saikņu veidošanos..

Saskaņā ar šo teoriju senču RNS bija saistīta ar dažiem kofaktoriem, piemēram, metāliem, pirimidīniem un aminoskābēm. Līdz ar vielmaiņas sarežģītības palielināšanos, rodas spēja sintezēt polipeptīdus.

Attīstības gaitā RNS tika aizvietota ar ķīmiski stabilāku molekulu - DNS.

Pašreizējās dzīves izcelsmes koncepcijas

Pašlaik ir aizdomas, ka dzīve ir radusies ārkārtas scenārijā: okeāna teritorijas netālu no vulkāna skursteņiem, kur temperatūra var sasniegt 250 ° C un atmosfēras spiediens pārsniedz 300 atmosfēras.

Šīs aizdomas rodas, jo šajos naidīgos reģionos ir daudzveidīgas dzīvības formas, un šis princips ir pazīstams kā "karstā pasaules teorija"..

Šīs vides kolonizēja arhebaktērijas, organismi, kas spēj augt, attīstīties un vairoties ekstrēmās vidēs, iespējams, ļoti līdzīgi prebiotiskiem apstākļiem (ieskaitot zemu skābekļa koncentrāciju un augstu CO līmeni).2).

Šo apstākļu termiskā stabilitāte, aizsardzība pret pēkšņām izmaiņām un pastāvīga gāzu plūsma ir dažas no pozitīvajām īpašībām, kas padara jūras gultni un vulkāniskos skursteņus piemērotus apstākļus dzīves izcelsmei..

Termini bioģenēze un abiogenēze

1974. gadā slavens pētnieks Karls Sagans publicēja rakstu, kurā paskaidrots terminu biogenesis un abiogenesis izmantošana. Sagana uzskata, ka abi termini ir izmantoti nepareizi rakstos, kas saistīti ar pirmās dzīvās formas izskaidrojumiem.

Starp šīm kļūdām tiek lietots termins “biogenesis” kā sava antonīma. Tas nozīmē, ka biogenesis tiek izmantots, lai aprakstītu dzīvības izcelsmi no citām dzīvajām formām, bet abiogenesis attiecas uz dzīvības izcelsmi no nedzīvas vielas.

Šajā ziņā mūsdienīgs bioķīmiskais ceļš tiek uzskatīts par biogēnu un prebioloģisks vielmaiņas ceļš ir abiogēns. Tāpēc ir jāpievērš īpaša uzmanība abu terminu izmantošanai.

Atsauces

  1. Bergman, J. (2000). Kāpēc abiogenesis nav iespējams. Creation Research Society Ceturkšņa, 36(4).
  2. Pross, A., un Pascal, R. (2013). Dzīvības izcelsme: ko mēs zinām, ko mēs zinām un ko mēs nekad nezinām. Atvērtā bioloģija, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Dzīve: bioloģijas zinātne. Ed. Panamericana Medical.
  4. Sagan, C. (1974). Par terminiem "biogenesis" un "abiogenesis". Biosfēras dzīves un evolūcijas rašanās, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Ksenobioloģija: jauns dzīves veids kā galīgais bioloģiskās drošības līdzeklis. Bioessays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogenesis kā teorētisks izaicinājums: dažas pārdomas. Jourteorētisko bioloģiju, 402, 18-20.