النشأة: التعريف والنظرية والأدلة والأمثلة

بينما تشارلز داروين نظرية التطور يدور حول كيفية تغير الأنواع للتكيف مع بيئتها ، فهي لا تتناول مسألة كيف بدأت الحياة في الأصل. في وقت من الأوقات ، عندما كان الكوكب لا يزال ساخنًا وذائبًا ، لم تكن هناك حياة على الأرض ، على الرغم من أننا نعلم أن الحياة قد تطورت فيما بعد.

السؤال هو، كيف نشأت أشكال الحياة المبكرة على الأرض?

هناك العديد من النظريات حول كيفية ظهور اللبنات الأساسية للكائنات الحية. آلية كيف أصبحت المادة غير الحية الكائنات الحية ذاتية التكاثر ومن ثم لم يتم فهم أشكال الحياة المعقدة بشكل كامل.

لديها بعض الثغرات ، ولكن التولد يتعامل مع مفاهيم مثيرة للاهتمام ويبدأ في شرح ما.

التولد الذاتي هي العملية الطبيعية التي نشأت بها الكائنات الحية من جزيئات عضوية غير حية. عناصر بسيطة مجتمعة لتشكيل مركبات ؛ أصبحت المركبات أكثر تنظيماً وتشتمل على مواد مختلفة. في النهاية ، تم تكوين مركبات عضوية بسيطة وربطها لإنتاج جزيئات معقدة مثل أحماض أمينية.

الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية للبروتينات التي تشكل أساس العمليات العضوية. يمكن أن تتحد الأحماض الأمينية لتشكيل سلاسل بروتينية. يمكن أن تصبح هذه البروتينات ذاتية التكاثر وتشكل الأساس لأشكال الحياة البسيطة.

مثل هذه العملية لا يمكن أن تحدث على الأرض اليوم لأن الظروف اللازمة لم تعد موجودة. يفترض إنشاء الجزيئات العضوية وجود مرق دافئ يحتوي على المواد اللازمة لظهور تلك الجزيئات العضوية.

يجب أن تتواجد العناصر والمركبات البسيطة مثل الهيدروجين والكربون والفوسفات والسكريات معًا. ان مصدر الطاقة مثل الأشعة فوق البنفسجية أو تصريفات البرق من شأنه أن يساعدهم في الترابط. ربما كانت مثل هذه الظروف موجودة منذ 3.5 مليون سنة عندما كان يعتقد أن الحياة على الأرض قد بدأت. يُفصِّل النشوء التلقائي آليات كيفية حدوث ذلك.

محتوى ذو صلة: لويس باستور: السيرة الذاتية والاختراعات والتجارب والحقائق

كل من التولد الذاتي والتوليد التلقائي يقترحان أن الحياة تستطيع ذلك تنشأ من مادة غير حية، لكن تفاصيل الاثنين مختلفة تمامًا. في حين أن التولد التلقائي هو نظرية صالحة لم يتم دحضها ، فإن التولد التلقائي هو اعتقاد قديم ثبت أنه غير صحيح.

تختلف النظريتان في ثلاث نواحٍ رئيسية. تنص نظرية النشوء التلقائي على ما يلي:

1. التولد الذاتي نادرا ما يحدث. لقد حدث مرة واحدة على الأقل منذ حوالي 3.5 مليار سنة وربما لم يحدث منذ ذلك الحين.
2. التولد التلقائي يؤدي إلى أكثر من غيرها أشكال الحياة البدائية ممكن. قد تكون هذه بسيطة مثل تكرار جزيئات البروتين.
3. كائنات أعلى تطور من أشكال الحياة البدائية هذه.

تنص نظرية التوليد التلقائي على ما يلي:

1. جيل عفوي يحدث كثيرًا ، حتى في العصر الحديث. على سبيل المثال ، في كل مرة تُترك فيها اللحوم تتعفن ، فإنها تولد الذباب.
2. التوليد التلقائي يؤدي إلى الكائنات الحية المعقدة مثل الذباب والحيوانات وحتى البشر.
3. الكائنات الحية الأعلى هي نتيجة التوالد التلقائي ، وهي لا تتطور من أشكال الحياة الأخرى.

اعتاد العلماء على الإيمان بالجيل التلقائي ، لكن حتى عامة الناس اليوم لم يعد يؤمن بأن الذباب يأتي من اللحوم الفاسدة أو الفئران تأتي من القمامة. يتساءل بعض العلماء أيضًا عما إذا كان التولد الذاتي نظرية صحيحة ، لكنهم لم يتمكنوا من اقتراح بديل أفضل.

اقترح العالم الروسي ألكسندر أوبارين كيف نشأت الحياة لأول مرة في عام 1924 ، ثم اقترحه عالم الأحياء البريطاني جيه.بي.إس. هالدين عام 1929. افترض كلاهما أن الأرض في وقت مبكر كانت بها بيئة غنية بالأمونيا وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين والكربون ، وهي اللبنات الأساسية للجزيئات العضوية.

وفرت الأشعة فوق البنفسجية والبرق الطاقة اللازمة للتفاعلات الكيميائية التي من شأنها أن تسمح لهذه الجزيئات بالارتباط.

تستمر سلسلة نموذجية من ردود الفعل على النحو التالي:

1. جو بريبيوتيك مع الأمونيا وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء.
2. برق ينتج مركبات عضوية بسيطة تسقط في محلول في المياه الضحلة.
3. تتفاعل المركبات بشكل أكبر في أ مرق البريبايوتيكوتشكيل الأحماض الأمينية.
4. ترتبط الأحماض الأمينية بروابط الببتيد لتتشكل بروتينات سلسلة عديد الببتيد.
5. تتحد البروتينات في جزيئات أكثر تعقيدًا يمكنها ذلك يتكاثر ويستقلب مواد بسيطة.
6. تتشكل الجزيئات المعقدة والمركبات العضوية أغشية دهنية حول أنفسهم والبدء في التصرف مثل الخلايا الحية.

بينما قدمت النظرية مفاهيم متسقة وذات مصداقية ، ثبت أن بعض الخطوات يصعب تنفيذها في ظل ظروف معملية حاولت محاكاة تلك الموجودة على الأرض في وقت مبكر.

محتوى ذو صلة: عناصر الأحماض النووية

في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، قرر طالب الدراسات العليا الأمريكي ستانلي ميلر ومستشاره للدراسات العليا هارولد أوري اختبار نظرية التولد الذاتي لأوبارين هالدين من خلال إعادة إنشاء بيئة الأرض المبكرة. قاموا بخلط المركبات والعناصر البسيطة من النظرية في الهواء وتفريغ الشرر من خلال الخليط.

عندما حللوا نواتج التفاعل الكيميائي الناتج ، تمكنوا من اكتشافها تم تكوين الأحماض الأمينية أثناء المحاكاة. هذا الدليل على أن الجزء الأول من النظرية كان صحيحًا يدعم التجارب اللاحقة التي حاولت إنشاء جزيئات متماثلة من الأحماض الأمينية. كانت هذه التجارب غير ناجحة.

وجد البحث اللاحق أن الغلاف الجوي الأولي للأرض ربما كان يحتوي على كمية أكبر من الأكسجين وعدد أقل من المواد الرئيسية الأخرى من العينة المستخدمة في تجربة Miller-Urey. أدى هذا إلى التساؤل عما إذا كانت الاستنتاجات لا تزال صالحة.

منذ ذلك الحين ، وجدت بعض التجارب التي تستخدم تركيبة الغلاف الجوي المصححة أيضًا جزيئات عضوية مثل الأحماض الأمينية ، مما يدعم الاستنتاجات الأصلية.

محتوى ذو صلة: الانتقاء الطبيعي: التعريف ، نظرية داروين ، أمثلة وحقائق

حتى عندما ثبت أن الظروف لتوليد مركبات عضوية بسيطة كانت موجودة الأرض البريبايوتيك، كان الطريق إلى الخلايا الحية محل نزاع. هناك ثلاث طرق ممكنة يمكن أن تصبح فيها المركبات البسيطة نسبيًا مثل الأحماض الأمينية حياة مكتفية ذاتيًا:

1. النسخ المتماثل أولاً: تصبح الجزيئات العضوية أكثر تعقيدًا إلى أن تشتمل على أجزاء من الحمض النووي يمكنها تكرار نفسها. تطور الجزيئات ذاتية التكاثر سلوك الخلية والتمثيل الغذائي.
2. التمثيل الغذائي أولا: تطور الجزيئات العضوية القدرة على الحفاظ على نفسها من خلال دمج وتغيير المواد من محيطها. تصبح خلايا أولية وتطور القدرة على التكاثر.
3. عالم RNA: تصبح الجزيئات العضوية طليعة شرائح الحمض النووي الريبي التي يمكن أن تنتج نسخ جزيء الحمض النووي. يطورون التمثيل الغذائي والسلوك الشبيه بالخلية في نفس الوقت.

الخطوات من أحماض أمينية on كانت مشكلة خطيرة ، ولم يتم محاكاة أي من المسارات النظرية المختلفة ، اعتبارًا من مايو 2019 ، بنجاح.

ليس هناك شك في أن أ محاكاة الغلاف الجوي للأرض في وقت مبكر يمكن أن تنتج جزيئات معقدة نسبيًا تشكل اللبنات الأساسية للجزيئات العضوية الموجودة في الخلايا الحية. ومع ذلك ، هناك العديد من المشاكل في الانتقال من الجزيئات المعقدة إلى أشكال الحياة الفعلية. وتشمل هذه:

• لا يوجد مسار نظري مفصل للانتقال من الجزيئات العضوية المعقدة إلى شكل الحياة.
• لا توجد تجارب ناجحة تدعم تكوين جزيئات أكثر تعقيدًا من الأحماض الأمينية.
• لا توجد آلية لتطور كتل بناء الحمض النووي الريبي إلى قواعد البيورين / بيريميدين من الحمض النووي الريبي الكامل.
• لا يوجد إجماع حول كيف تصبح جزيئات التكاثر / الأيض أشكالًا للحياة.

إذا لم يتم التولد الذاتي بالطريقة التي تصفها النظرية ، يجب النظر في الأفكار البديلة.

مع إعاقة التقدم في التولد الذاتي على ما يبدو ، تم اقتراح نظريات بديلة لأصل الحياة. قد تكون الحياة قد نشأت بطريقة مشابهة لنظرية النشوء التلقائي ولكن في فتحات الحرارة الجوفية تحت البحر أو داخل قشرة الأرض، وربما حدث عدة مرات في أماكن مختلفة. لا تحتوي أي من هذه النظريات على أي دعم قوي للبيانات أكثر من النشوء التلقائي التقليدي.

في نظرية أخرى تتخلى عن التولد الذاتي تمامًا ، اقترح العلماء أن المركبات العضوية المعقدة أو أشكال الحياة الكاملة مثل الفيروسات ربما تم توصيلها إلى الأرض بواسطة النيازك أو المذنبات. تعرضت الأرض المبكرة (الأرض البدائية) لقصف مكثف خلال عصر هادي (حوالي 4 إلى 4.6 مليار سنة) عندما بدأت الحياة.

بدون المزيد من البيانات الصعبة ، فإن الاستنتاج الوحيد هو كيف بالضبط الحياة على الارض نشأت لا تزال لغزا.