Abiogeneesi peamised teooriad



The abiogenees See viitab protsesside ja sammude seeriatele, mis on tekitanud esimesed eluvormid maa peal, alustades inertsetest monomeerplokkidest, mis aja jooksul suutsid suurendada nende keerukust. Selle teooria valguses tekkis elu mitteelavatest molekulidest sobivates tingimustes.

On tõenäoline, et pärast abiogeneesi tekitamist lihtsustab bioloogiline evolutsioon kõiki tänapäeva elu keerukaid vorme..

Mõned teadlased usuvad, et abiogeneesi protsessid oleksid pidanud ilmnema vähemalt üks kord maa ajaloo jooksul, et tekitada hüpoteetiline organism LUCA või viimane universaalne ühine esivanem (ingliskeelsed lühendid)., viimane universaalne ühine esivanem), umbes 4 miljardit aastat tagasi.

On soovitatav, et LUCA-l peaks olema DNA molekulil põhinev geneetiline kood, mis koos nelja alusega rühmitatuna on kodifitseeritud 20 tüüpi aminohapete jaoks, mis moodustavad valke. Teadlased, kes püüavad mõista elu päritolu, uurivad abiogeneesi protsesse, mis tekitasid LUCA.

Vastus sellele küsimusele on laialdaselt küsitletud ja on sageli kaetud müsteeriumi ja ebakindluse udu. Sel põhjusel on sadu biolooge välja pakkunud mitmeid teooriaid, mis hõlmavad algupärase supi tekkimisest xenobioloogia ja astrobioloogiaga seotud selgitusteni..

Indeks

  • 1 Mis see koosneb??
  • 2 Elu algus: teooriad
    • 2.1 Spontaanse põlvkonna teooria
    • 2.2 Spontaanse põlvkonna ümberlükkamine
    • 2.3 Pasteuri panus
    • 2.4 Panspermia    
    • 2.5 Kemosünteetiline teooria
    • 2.6 Milleri ja Urey katse
    • 2.7 Polümeeride moodustumine
    • 2.8 Milleri ja Pasteuri tulemuste kokkusobitamine
    • 2.9 RNA maailm
  • 3 Elu päritolu praegused mõisted
  • 4 Terminid biogenees ja abiogenees
  • 5 Viited

Mis see koosneb??

Abiogeneesi teooria põhineb keemilisel protsessil, mille käigus elututest lähteainetest tekkisid lihtsamad eluvormid.

Eeldatakse, et abiogeneesi protsess toimus pidevalt, erinevalt ootuspäraselt tekkivast vaatenurgast. Seega eeldab see teooria elumata aine ja esimeste elusüsteemide vahelise kontinuumi olemasolu.

Samuti pakutakse välja mitmeid erinevaid stsenaariume, kus elu algus võiks algada anorgaanilistest molekulidest. Üldiselt on need keskkonnad äärmuslikud ja erinevad praegustest Maa tingimustest.

Neid väidetavaid prebiootilisi seisundeid reprodutseeritakse sageli laboris, et proovida tekitada orgaanilisi molekule, nagu näiteks tuntud Milleri ja Urey katse..

Elu algus: teooriad

Elu algus on olnud Aristotelese ajast alates teadlaste ja filosoofide üks vastuolulisemaid teemasid. Selle olulise mõtleja sõnul võib lagunevat ainet elus tänu spontaansele looduslikule tegevusele muuta loomaks.

Aristotelese mõtte valguses võib abiogeneesi kokku võtta tema kuulsas fraasis omne vivum ex vivo, mis tähendab, et "kogu elu tuleb elust".

Järgmisena on üsna suur arv mudeleid, teooriaid ja spekulatsioone püüdnud selgitada tingimusi ja protsesse, mis viisid elu alguseni.

Allpool kirjeldame kõige olulisemaid teooriaid nii ajaloolisest kui ka teaduslikust seisukohast, mis on püüdnud selgitada esimeste elusüsteemide päritolu:

Spontaanse põlvkonna teooria

17. sajandi alguses väideti, et eluvormidest võivad tekkida eluvormid. Spontaanse põlvkonna teooriat tunnustasid laialdaselt aja mõtlejad, sest see oli katoliku kiriku toetus. Seega võivad elusolendid idaneda nii oma vanemaid kui ka elusainet.

Tuntumad näited kasutada, et toetada seda teooriat on tekkimist ussid ja muud putukad pehkinud liha, konnad ja hiired ilmus setteid, mis tekivad määrdunud riided ja higi.

Tegelikult oli olemas retsepte, mis lubasid elusloomade loomist. Näiteks selleks, et luua hiiri elusast materjalist, pidime pimedas keskkonnas kombineerima nisu terad määrdunud riietega ja päevade möödudes ilmuvad elavad närilised.

Selle segu pooldajad väitsid, et inimeste higistamine rõivastes ja nisu kääritamine olid ained, mis suunasid elu kujunemist.

Spontaanse põlvkonna ümberlükkamine

Seitsmeteistkümnendal sajandil hakkasid märkama spontaanse põlvkonna teooria avaldustes vigu ja lünki. Alles 1668. aastal töötas itaalia füüsik Francesco Redi välja sobiva eksperimentaalse disaini, et seda tagasi lükata.

Oma kontrollitud katsetes paigutas Redi peeneks lõigatud lihatükke, mis olid pakitud musliinini steriilsetesse mahutitesse. Need purgid olid korralikult marli kattega kaetud, mistõttu ei saanud midagi liha kokku puutuda. Lisaks räägiti eksperimendist teise pudelite seeriaga, mida ei kaetud.

Päevade möödudes täheldati usse ainult avastatud purkides, sest kärbsed võisid munad vabalt siseneda ja neid ladustada. Piiratud purkide puhul paigutati munad otse marli külge.

Samamoodi töötas uurija Lazzaro Spallanzani välja rea ​​katseid spontaanse põlvkonna ruumide tagasilükkamiseks. Selleks töötas ta välja hulga puljonge, mida ta pidi keetma, et hävitada kõik seal elavad mikroorganismid.

Kuid spontaanse põlvkonna pooldajad väitsid, et soojuse hulk, millele puljongid olid kokku puutunud, oli ülemäärane ja hävitas "elutähtsa jõu"..

Pasteuri panus

Hiljem, 1864. aastal otsustas prantsuse bioloog ja keemik Louis Pasteur lõpetada spontaanse põlvkonna postulaadid.

Selle eesmärgi täitmiseks, Pasteur toodetud klaasanumad tuntakse "kolvid goosenecks", nagu nad olid pikad, kaardus otstes, takistades sellega kande tahes mikroorganismi.

Nendes mahutites keedeti Pasteur mitmeid puljonge, mis jäid steriilseks. Kui ühe neist kaela lagunes, muutus see saastunuks ja mikroorganismid paljunesid lühikese aja jooksul.

Pasteuri esitatud tõendid olid vaieldamatud, õnnestudes kaotada rohkem kui 2500 aastat kestnud teooria.

Panspermia    

1900. aastate alguses kirjutas Rootsi keemik Svante Arrhenius raamatu pealkirjaga "Maailmade loomine"Mis ta soovitas, et elu tuli kosmosest läbi eosed, mis on vastupidavad äärmuslikele tingimustele.

Loogiliselt on panspermia teooriat ümbritsetud palju vastuolusid, lisaks ei andnud see tõesti selgitust elu päritolu kohta.

Kemosünteetiline teooria

Pasteuri eksperimentide uurimisel on tema tõendite üks kaudseid järeldusi selle kohta, et mikroorganismid arenevad ainult teistelt, st elu võib saada ainult elust. Seda nähtust nimetati "biogeneesiks".

Sellest perspektiivist lähtudes tekiksid keemilise evolutsiooni teooriad, mida juhivad Vene Alexander Oparin ja inglane John D. S. Haldane.

Seda seisukohta nimetatakse ka chemosynthetic teoreetilisest Oparin-Haldane ettepaneku, et prebiootikumi keskkonna earth omas atmosfääris puudus hapnik ja kõrge veeauru, metaan, ammoniaak, süsinikdioksiid ja ja vesinikku, nii et see oli kõrgelt vähendades. 

Selles keskkonnas esinesid erinevad jõud, näiteks elektrikatkestused, päikesekiirgus ja radioaktiivsus. Need jõud toimisid anorgaanilistele ühenditele, põhjustades suuremaid molekule, luues prebiootiliste ühenditena tuntud orgaanilised molekulid.

Milleri ja Urey eksperiment

Keskel 50s, teadlased Stanley L. Miller ja Harold C. Urey suutsid luua geniaalne süsteem, mis simuleeritud väidetava esivanemate tingimused atmosfääri maa peal pärast teooria Oparin-Haldane.

Stanley ja Urey leitud, et sellistel "primitiivne" tingimustes anorgaanilised ühendid võivad põhjustada lihtne, elutähtis, nagu aminohapped, rasvhapped, uureakompleksi orgaanilised molekulid jne.

Polümeeri moodustumine

Kuigi eelnevalt mainitud katsed viitavad usutavale viisile, kuidas elusüsteemide osaks olevad biomolekulid pärinevad, ei viita nad polümerisatsiooniprotsessi selgitustele ega keerukuse suurenemisele.

On mitmeid mudeleid, mis püüavad seda küsimust selgitada. Esimene hõlmab tahkeid mineraalseid pindu, kus kõrgendatud pindala ja silikaadid võivad toimida süsinikmolekulide katalüsaatoritena.

Ookeani sügavustes on hüdrotermilised tuulutusavad sobivad katalüsaatorite allikad nagu raud ja nikkel. Laborites tehtud katsete kohaselt osalevad need metallid polümerisatsioonireaktsioonides.

Lõpuks on ookeani kaevandustes kuumad tiigid, mis aurustamisprotsessidega võiksid soodustada monomeeride kontsentratsiooni, soodustades keerukamate molekulide moodustumist. Selles eelduses põhineb hüpotees algupärasest supist.

Milleri ja Pasteuri tulemuste kokkusobitamine

Pärast järjekorras idee arutatud Eelmistes jagudes Pasteur eksperimendid tõestanud, et elu ei ole pärit inertseid materjale, samas Miller ja Urey tõendid näitavad, et kui see juhtub, kuid molekulaarsel tasandil.

Mõlema tulemuse ühitamiseks on vaja meeles pidada, et tänapäeval on Maa atmosfääri koostis täiesti erinev prebiootilisest atmosfäärist..

Praeguses atmosfääris olev hapnik toimiks moodustuvate molekulide "hävitajana". Samuti on vaja arvestada, et prebiootilise keskkonna sageduse ja intensiivsusega ei ole enam olemas orgaaniliste molekulide moodustumist soodustanud energiaallikaid..

Kõik Maal olevad eluvormid koosnevad suurtest struktuurilistest plokkidest ja biomolekulidest, mida nimetatakse valkudeks, nukleiinhapeteks ja lipiidideks. Nende abil saate "ehitada" praeguse elu alused: rakud.

Rakus on elu püsiv, ja selle põhimõtte alusel kinnitab Pasteur, et iga elav olend peab pärinema mõnest teisest olemasolevast..

RNA maailm

Autokatalüüsi roll abiogeneesi ajal on otsustava tähtsusega, mistõttu on üks kuulsamaid hüpoteese elu päritolu kohta RNA maailma, mis postuleerib algust lihtsast ahelamolekulist, millel on iseseisev võimekus.

See RNA mõiste viitab sellele, et esimesed biokatalüsaatorid ei olnud valgu olemusega molekulid, vaid RNA molekulid - või sellele sarnane polümeer - võimega katalüüsida.

See eeldus põhineb RNA omadusel sünteesida lühikesi fragmente, kasutades seda protsessi suunavat karastamist, lisaks peptiidide, estrite ja glükosiidsidemete moodustumise soodustamisele..

Selle teooria kohaselt seostati esivanemad RNA mõnede kofaktoritega nagu metallid, pürimidiinid ja aminohapped. Ainevahetuse keerukuse suurenemise ja tekkimise korral tekib polüpeptiidide sünteesimise võime.

Arengu käigus asendati RNA keemiliselt stabiilsema molekuliga: DNA.

Praegune mõiste elu algusest

Praegu kahtlustatakse, et elu algas äärmuslikust stsenaariumist: ookeani piirkonnad vulkaaniliste korstnatega, kus temperatuur võib ulatuda 250 ° C-ni ja atmosfäärirõhk ületab 300 atmosfääri.

See kahtlus tekib nendes vaenulikes piirkondades leiduvate eluvormide mitmekesisuse tõttu ja seda põhimõtet tuntakse "kuuma maailma teooriana"..

Need keskkonnad on koloniseeritud arheebakterite, organismide poolt, mis on võimelised kasvama, arenema ja paljunema äärmuslikes keskkondades, tõenäoliselt väga sarnased prebiootilistele tingimustele (sealhulgas madalad hapniku kontsentratsioonid ja kõrge CO sisaldus).2).

Nende keskkondade soojusstabiilsus, nende pakutavad kaitsed äkiliste muutuste ja pideva gaasivoolu eest on mõned positiivsetest omadustest, mis muudavad merepõhja ja vulkaanilise korstna sobivaks elukeskkonnaks..

Terminid biogenees ja abiogenees

Aastal 1974 avaldas tuntud teadur Carl Sagan artikli, milles selgitatakse terminite biogenees ja abiogenees kasutamist. Sagani sõnul on mõlemad mõisted väärkasutatud artiklites, mis on seotud esimeste elusvormide päritolu selgitustega.

Nende vigade hulgas kasutatakse terminit biogenees kui oma antonüümi. See tähendab, et biogeneesi kasutatakse selleks, et kirjeldada teiste elusviiside elu päritolu, samas kui abiogenees viitab elusolendist elusolendist.

Selles mõttes peetakse kaasaegset biokeemilist marsruuti biogeenseks ja prebioloogiline metaboolne rada on abiogeenne. Seetõttu tuleb pöörata erilist tähelepanu mõlema termini kasutamisele.

Viited

  1. Bergman, J. (2000). Miks on abiogenees võimatu. Creation Research Society Quarterly, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Elu algus: mida me teame, mida me teame ja mida me kunagi ei tea. Avatud bioloogia, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Elu: bioloogia teadus. Ed. Panamericana Medical.
  4. Sagan, C. (1974). Terminitel "biogenees" ja "abiogenees". Biosfääride elu ja evolutsiooni algus, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Xenobioloogia: uus eluviis kui lõplik bioloogilise ohutuse vahend. Bioessays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogenees kui teoreetiline väljakutse: mõned peegeldused. Jourteoreetilise bioloogia kohta, 402, 18-20.