Абиогенеза: определение, теория, доказателства и примери

Докато на Чарлз Дарвин Теория на еволюцията е за това как видовете се променят, за да се адаптират към тяхната среда, не се отнася до въпроса как животът е започнал първоначално. В един момент, със сигурност, когато планетата беше още гореща и разтопена, на Земята нямаше живот, въпреки че знаем, че животът е еволюирал по-късно.

Въпросът е, как са възникнали ранните форми на живот на Земята?

Има няколко теории за това как са възникнали основните градивни елементи на живите организми. Механизмът за това как неживата материя е станала самовъзпроизвеждащи се живи организми и тогава сложните форми на живот не са напълно разбрани.

Има някои пропуски, но абиогенеза занимава се с интересни концепции и започва с обяснение.

Абиогенеза е естественият процес, при който живите организми са възникнали от неживи органични молекули. Прости елементи, комбинирани за образуване на съединения; съединенията стават по-структурирани и включват различни вещества. В крайна сметка се образуват и свързват прости органични съединения, за да се получат сложни молекули като

Аминокиселините са градивните елементи на протеините, които са в основата на органичните процеси. Аминокиселините могат да се комбинират, за да образуват протеинови вериги. Тези протеини биха могли да се самовъзпроизвеждат и да формират основата за прости форми на живот.

Подобен процес не би могъл да се осъществи на Земята днес, защото необходимите условия вече не съществуват. Създаването на органични молекули предполага наличието на топъл бульон, който съдържа веществата, необходими за появата на тези органични молекули.

Всички елементи и прости съединения като водород, въглерод, фосфати и захари трябва да присъстват заедно. An енергиен източник като ултравиолетови лъчи или мълния ще им помогне да се свържат. Условия като това може да са съществували преди 3,5 милиона години, когато се смята, че животът на Земята е започнал. Абиогенезата описва подробно механизмите за това как би могло да се случи.

Свързано съдържание: Луи Пастьор: Биография, изобретения, експерименти и факти

Както абиогенезата, така и спонтанното поколение предполагат, че животът може произхождат от неживата материя, но детайлите на двамата са напълно различни. Докато абиогенезата е валидна теория, която не е опровергана, спонтанното генериране е остаряло убеждение, което се оказва неправилно.

Двете теории се различават по три основни начина. Теорията на абиогенезата гласи, че:

1. Абиогенеза се случва рядко. Това се е случило поне веднъж преди около 3,5 милиарда години и вероятно не се е случвало оттогава.
2. Абиогенезата поражда най-много примитивни форми на живот възможен. Те могат да бъдат толкова прости, колкото възпроизвеждането на протеинови молекули.
3. Висши организми еволюират от тези примитивни форми на живот.

Теорията за спонтанното поколение гласи, че:

1. Спонтанно генериране се случва често, дори и в съвремието. Например всеки път, когато месото е оставено да гние, то генерира мухи.
2. Спонтанното генериране поражда сложни организми като мухи, животни и дори хора.
3. Висшите организми са резултат от спонтанно генериране и те не еволюирайте от други форми на живот.

Учените по-рано вярваха в спонтанно поколение, но днес дори широката общественост вече не вярва, че мухите идват от гнило месо, а мишките - от боклука. Някои учени също се съмняват дали абиогенезата е валидна теория, но те не са в състояние да предложат по-добра алтернатива.

Как може да е възникнал животът е предложен за пръв път от руския учен Александър Опарин през 1924 г. и независимо отново от британския биолог J.B.S. Халдейн през 1929г. И двамата предполагаха, че ранната Земя има среда, богата на амоняк, въглероден диоксид, водород и въглерод, градивните елементи на органичните молекули.

Ултравиолетовите лъчи и мълниите осигуряват енергия за химични реакции, които биха позволили на тези молекули да се свържат.

Типична верига от реакции ще протече по следния начин:

1. Пребиотична атмосфера с амоняк, въглероден диоксид и водна пара.
2. Светкавица произвежда прости органични съединения, които попадат в разтвор в плитка вода.
3. Съединенията реагират допълнително в a пребиотичен бульон, образувайки аминокиселини.
4. Аминокиселините се свързват с пептидни връзки и се образуват протеини от полипептидна верига.
5. Протеините се комбинират в по-сложни молекули, които могат репликират и метаболизират прости вещества.
6. Образуват се сложни молекули и органични съединения липидни мембрани около себе си и започват да се държат като живи клетки.

Докато теорията представяше последователни и достоверни концепции, някои от стъпките се оказаха трудни за изпълнение в лабораторни условия, които се опитаха да симулират тези на ранната Земя.

Свързано съдържание: Елементи на нуклеинови киселини

В началото на 50-те години на миналия век американският студент Стенли Милър и неговият дипломиран съветник Харолд Урей решават да тестват теорията за абиогенезата на Oparin-Haldane чрез пресъздаване на ранна земна среда. Те смесваха простите съединения и елементи от теорията във въздуха и изхвърляха искри през сместа.

Когато анализираха получените продукти на химическата реакция, те успяха да открият аминокиселини, създадени по време на симулацията. Това доказателство, че първата част от теорията е вярна, подкрепя по-късни експерименти, които се опитват да създадат репликиращи се молекули от аминокиселините. Тези експерименти бяха неуспешни.

Последващите изследвания установяват, че пребиотичната атмосфера на ранната Земя вероятно е съдържала повече кислород и по-малко други ключови вещества от пробата, използвана в експеримента на Милър-Юри. Това доведе до съмнение дали заключенията все още са валидни.

Оттогава някои експерименти, използващи коригиран състав на атмосферата, също са открили органични молекули като аминокиселини, като по този начин подкрепят първоначалните заключения.

Свързано съдържание: Естествен подбор: определение, теория на Дарвин, примери и факти

Дори когато се установи, че са налице условията за генериране на прости органични съединения пребиотик Земя, пътят към живите клетки е бил спорен. Има три възможни начина, по които относително прости съединения като аминокиселини в крайна сметка могат да станат самоподдържащ се живот:

1. Репликация първо: Органичните молекули стават все по-сложни, докато не включват ДНК сегменти, които могат да се репликират. Самовъзпроизвеждащите се молекули развиват клетъчното поведение и метаболизма.
2. Първо метаболизъм: Органичните молекули развиват способността да се поддържат чрез интегриране и промяна на веществата от заобикалящата ги среда. Те стават прото-клетки и развиват способността да се репликират.
3. РНК свят: Органичните молекули стават предшественици на РНК сегменти, които могат да произведат копия на ДНК молекули. Те развиват едновременно метаболизъм и клетъчно поведение.

Стъпките от аминокиселини бяха сериозен проблем и към май 2019 г. никой от различните теоретични пътища не е симулиран успешно.

Няма съмнение, че а симулация на ранната земна атмосфера може да произвежда сравнително сложни молекули, които са градивните елементи на органичните молекули, намиращи се в живите клетки. Има обаче няколко проблема с преминаването от сложните молекули към действителните форми на живот. Те включват:

• Няма подробен теоретичен път за преминаване от сложни органични молекули към форма на живот.
• Няма успешни експерименти, подкрепящи образуването на молекули, по-сложни от аминокиселините.
• Няма механизъм за изграждане на РНК градивни елементи в пуриновите / пиримидиновите основи на пълната РНК.
• Няма консенсус за това как репликиращите / метаболизиращите молекули се превръщат в форми на живот.

Ако абиогенезата не протича по начина, описан в теорията, трябва да се обмислят алтернативни идеи.

С напредването на абиогенезата, който изглежда е блокиран, са предложени алтернативни теории за произхода на живота. Животът може да е възникнал по начин, подобен на теорията на абиогенезата, но в геотермални отвори под морето или в земната кора, и може да се е случило няколко пъти на различни места. Нито една от тези теории няма по-твърда поддръжка на данни от класическата абиогенеза.

В друга теория, която напълно изоставя абиогенезата, учените предполагат, че сложни органични съединения или цялостни форми на живот като вируси може да са били доставени на Земята от метеорити или комети. Ранната Земя (примитивна Земя) е била подложена на тежки бомбардировки по време на хадеанско време (преди около 4 до 4,6 милиарда години), когато животът може да е започнал.

Без по-твърди данни, единственият извод е, че точно как живот на Земята все още е загадка.