Abiotiskās sintēzes teorija



The Abiotiskās sintēzes teorija ir postulāts, kas ierosina, ka dzīve nāk no dzīviem savienojumiem (abiotiskie = ne dzīvi). Tas liek domāt, ka dzīve pakāpeniski rodas no organisko molekulu sintēzes. Starp šīm organiskajām molekulām ir aminoskābes, kas ir sarežģītāku struktūru prekursori, kas rada dzīvas šūnas.

Pētnieki, kas ierosināja šo teoriju, bija krievu zinātnieks Aleksandrs Oparins un britu bioķīmiķis Džons Haldāns. Katrs no šiem zinātniekiem, pētot paši, nonāca pie tādas pašas hipotēzes: ka dzīvības izcelsme uz Zemes nāk no organiskiem un minerāliem savienojumiem (nedzīviem materiāliem), kas agrāk bija primitīvā atmosfērā.

Indekss

  • 1 Ko tas veido??
  • 2 Oparin un Haldane teorija
    • 2.1. Teoriskie apsvērumi
  • 3 Eksperimenti, kas atbalsta abiotiskās sintēzes teoriju
    • 3.1. Millera un Urey eksperiments
    • 3.2 Juan Oró eksperiments
    • 3.3. Sidnejas lapsa eksperiments
    • 3.4 Alfonso Herrera eksperiments
  • 4 Atsauces

Ko tas veido??

Abototiskās sintēzes teorija norāda, ka dzīvības izcelsme uz Zemes notika, pateicoties maisījumam starp neorganiskajiem un organiskajiem savienojumiem, kas bija šī laika atmosfērā, kas tika uzpildīts ar ūdeņradi, metānu, ūdens tvaiku, oglekļa dioksīds un amonjaks.

Oparin un Haldane teorija

Oparins un Haldāns domāja, ka primitīvajai Zemei bija samazinoša atmosfēra; tas ir, atmosfēra ar maz skābekli, kur esošās molekulas mēdz ziedot savus elektronus.

Pēc tam atmosfēra pakāpeniski mainītos, radot vienkāršas molekulas, piemēram, molekulāro ūdeņradi (H2), metānu (CH4), oglekļa dioksīdu (CO2), amonjaku (NH3) un ūdens tvaiku (H2O). Šajos apstākļos viņi ieteica:

- Vienkāršās molekulas, izmantojot Saules staru radīto enerģiju, varēja reaģēt uz elektriskajām izplūdēm no vētrām, siltumu no Zemes kodola, starp citiem enerģijas veidiem, kas galu galā ietekmēja fizikāli ķīmiskās reakcijas..

- Tas veicināja koakervātu veidošanos (molekulu sistēmas, no kurām dzīve radusies pēc Oparin), kas peldējās okeānos..

- Šajā "primitīvajā zupā" apstākļi būtu adekvāti, lai jaunie reakcijas elementi varētu būt apvienoti.

- No šīm reakcijām veidojās lielākas un sarežģītākas molekulas (polimēri), piemēram, olbaltumvielas un nukleīnskābes, ko, iespējams, veicināja ūdens klātbūtne pie purviem pie okeāna..

- Šos polimērus varēja samontēt vienībās vai struktūrās, ko var uzturēt un atkārtot. Oparins uzskatīja, ka vielmaiņas veikšanai viņi varētu būt grupētu olbaltumvielu "kolonijas", un Haldane ierosināja, ka makromolekulas tika ievietotas membrānās, veidojot šūnu līdzīgas struktūras..

Apsvērumi par teoriju

Šī modeļa dati, iespējams, nav pilnīgi pareizi. Piemēram, tagad ģeologi uzskata, ka primitīvā atmosfēra nesamazinājās, un nav skaidrs, vai dīķi pie okeāna malas ir iespējama vieta dzīves pirmajai parādīšanai.

Tomēr pamatideja "pakāpeniska un spontāna vienkāršu molekulu grupu veidošanās, tad sarežģītāku struktūru veidošanās un, visbeidzot, spējas pašpastiprināt" iegūšana, joprojām ir galvenais hipotēžu pamatā, kas balstās uz pašreizējo dzīvi.

Eksperimenti, kas atbalsta abiotiskās sintēzes teoriju

Millera un Urey eksperiments

1953. gadā Stanley Miller un Harold Urey veica eksperimentu, lai pārbaudītu Oparin un Haldane idejas. Viņi atklāja, ka organiskās molekulas spontāni var rasties, samazinot apstākļus, kas ir līdzīgi iepriekš aprakstītajai zemei.

Millers un Ūrejs uzcēla slēgtu sistēmu, kurā bija daudz karstā ūdens un gāzu maisījums, kas bija bagāts agrīnā Zemes atmosfērā: metāns (CH4), oglekļa dioksīds (CO2) un amonjaks (NH3)..

Lai modelētu starus, kas būtu nodrošinājuši nepieciešamo enerģiju ķīmiskajām reakcijām, kas radīja sarežģītākos polimērus, Miller un Urey eksperimentālajā sistēmā elektrodus nosūtīja elektrodarbus..

Pēc tam, kad izmēģinājums tika veikts nedēļu, Miller un Urey atklāja, ka ir izveidoti vairāki aminoskābju veidi, cukuri, lipīdi un citas organiskās molekulas..

Trūkst lielas, sarežģītas molekulas, piemēram, DNS un olbaltumvielas. Tomēr Miller-Urey eksperimenta rezultāti parādīja, ka vismaz dažas no šo molekulu pamatkomponentēm var veidoties spontāni no vienkāršiem savienojumiem..

Juan Oró eksperiments

Turpinot dzīvības izcelsmi, spāņu zinātnieks Juan Oró izmantoja savas bioķīmiskās zināšanas, lai laboratorijas apstākļos sintezētu citas dzīvībai svarīgas organiskās molekulas..

Oro atbildēja Millera un Urey eksperimenta apstākļiem, kas ražo cianīda atvasinājumus lielos daudzumos.

Izmantojot šo produktu (ogļūdeņražskābi), kā arī amonjaku un ūdeni, šis pētnieks varēja sintezēt adenīna molekulas, kas ir viena no četrām DNS slāpekļa bāzēm un viena no ATP sastāvdaļām - fundamentāla molekula, kas nodrošina enerģiju vairumam dzīvo būtņu..

Kad šis atklājums tika publicēts 1963. gadā, tam bija ne tikai zinātniska, bet arī populāra ietekme, jo tas parādīja iespēju, ka nukleotīdi spontāni parādās primitīvajā zemē bez jebkādas ārējas ietekmes.

Viņš arī spēja sintezēt, atjaunot laboratorijā vidi, kas līdzīga agrīnās Zemes videi, citiem organiskajiem savienojumiem, galvenokārt lipīdiem, kas ir daļa no šūnu membrānām, dažiem olbaltumvielām un aktīviem fermentiem, kas ir svarīgi metabolismam.

Sidnejas lapsa eksperiments

1972. gadā Sidneja Fokss un viņa līdzstrādnieki veica eksperimentu, kas ļāva viņiem radīt struktūras ar membrānas un osmotiskām īpašībām; tas ir, līdzīgi dzīvajām šūnām, ko viņi sauca Olbaltumvielu mikrosfēras.

Izmantojot sauso aminoskābju maisījumu, viņi turpināja tos sasildīt līdz mērenām temperatūrām; tādējādi tie sasniedza polimēru veidošanos. Šie polimēri, izšķīdināti sāls šķīdumā, veidoja sīkus pilienus baktēriju šūnas lielumam, kas spēj veikt noteiktas ķīmiskās reakcijas.

Šīm mikrosfērām bija dubultā caurlaidīga aploksne, līdzīga pašreizējām šūnu membrānām, kas ļāva tām hidrēt un dehidrēt atkarībā no izmaiņām vidē, kur tās bija.

Visi šie novērojumi, kas iegūti, pētot mikrosfēras, parādīja priekšstatu par procesu veidiem, kas varētu būt radījuši pirmās šūnas.

Alfonso Herrera eksperiments

Citi pētnieki veica savus eksperimentus, lai mēģinātu atkārtot molekulārās struktūras, kas radīja pirmās šūnas. Meksikas zinātnieks Alfonso Herrera spēja mākslīgi radīt struktūras, ko viņš dēvēja par sulfobios un kolpoīdiem.

Herrera izmantoja tādus vielu maisījumus kā amonija sulfocianīds, amonija tiosianāts un formaldehīds, ar kuru viņš varēja sintezēt nelielas augstas molekulmasas struktūras. Šīs sēra bagātīgās struktūras tika organizētas līdzīgi kā dzīvās šūnas, tāpēc viņš tos sauca par sulfobios.

Tāpat viņš sajauca olīveļļu un benzīnu ar nelieliem nātrija hidroksīda daudzumiem, lai radītu cita veida mikrostruktūras, kas tika organizētas līdzīgi kā vienšūņiem; uz šiem mikrosfērām viņš tos sauca par koloīdiem.

Atsauces

  1. Carranza, G. (2007). Bioloģija I. Redakcijas slieksnis, Meksika.
  2. Flores, R., Herrera, L. un Hernándezs, V. (2004). Bioloģija 1 (1. izdevums). Redakcijas Progreso.
  3. Fokss, S. W. (1957). Spontānās paaudzes ķīmiskā problēma. Journal of Chemical Education, 34(10), 472-479.
  4. Fox, S. W., & Harada, K. (1958). Aminoskābju termiskā kopolimerizācija ar produkcijas izdalīšanas proteīnu. Zinātne, 128, 1214.
  5. Gama, A. (2004). Bioloģija: bioģenēze un mikroorganismi (2. izdevums). Pearson Education.
  6. Gama, A. (2007). Bioloģija I: konstruktīvisma pieeja (3. izdevums). Pearson Education.
  7. Gordon-Smith, C. (2003). Oparin-Haldane hipotēze. In Dzīves izcelsme: 20. gadsimta orientieri. Saturs iegūts no: simsoup.info
  8. Herrera, A. (1942). Jauna dzīve un dzīves būtība. Zinātne, 96: 14.
  9. Ledesma-Mateos, I., un Cleaves, H. J. (2016). Alfonso Luis Herrera un evolūcijas vēstures sākums Meksikā. Molecular Evolution žurnāls, 83(5-6), 193-203.
  10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey un tālāk: Kas ir uzzinājis par prebiotiskām organiskās sintēzes reakcijām pēdējo 60 gadu laikā?. Zemes un planētu zinātņu gada pārskats, 41, 207-229.
  11. Millers, S. (1953) Aminoskābju ražošana iespējamos primitīvos Zemes apstākļos. Zinātne 117: 528 - 529
  12. Millers, S.L. (1955). Dažu organisko savienojumu ražošana iespējamos primitīvos zemes apstākļos. American Chemical Society žurnāls.
  13. Millers, S.L., Urejs, H.C., un Oró, J. (1976). Organisko savienojumu izcelsme primitīvajā zemē un meteorītos. Molecular Evolution žurnāls, 9(1), 59-72.
  14. Oñate, L. (2010). Bioloģija 1, 1. sējums. Cengage mācīšanās redaktori.
  15. Parkers, E.T., Cleaves, H. J., Callahan, M.P., Dworkin, J.P., Glavins, D.P., Lazcano, A., un Bada, J.L. (2011). Metionīna un citu sēra saturošu organisko savienojumu prebiotiskā sintēze primitīvajā zemē: mūsdienu atkārtots novērtējums, pamatojoties uz nepublicētu 1958. gadu Stanley Miller eksperimentu. Biosfēras dzīves un evolūcijas rašanās, 41(3), 201-212.