Abiogeneesi: Määritelmä, teoria, todisteet ja esimerkit

Vaikka Charles Darwin Evoluutioteoria on, kuinka lajit muuttuvat sopeutuakseen ympäristöönsä, se ei käsittele kysymystä siitä, miten elämä alun perin alkoi. Yhdessä vaiheessa, varmasti kun planeetta oli vielä kuuma ja sula, maapallolla ei ollut elämää, vaikka tiedämme elämän kehittyvän myöhemmin.

Kysymys on, kuinka maapallon varhaiset elämänmuodot syntyivät?

On olemassa useita teorioita siitä, kuinka elävien organismien peruselementit syntyivät. Mekanismi kuinka elottomasta aineesta tuli itsestään replikoituvat elävät organismit ja monimutkaisia ​​elämänmuotoja ei täysin ymmärretä.

Siinä on joitain aukkoja, mutta abiogeneesi käsittelee mielenkiintoisia käsitteitä ja aloittaa selityksen.

Abiogeneesi on luonnollinen prosessi, jolla elävät organismit syntyivät elävistä orgaanisista molekyyleistä. Yksinkertaiset elementit yhdistettynä yhdisteiden muodostamiseksi; yhdisteet muuttuivat rakenteeltaan paremmin ja sisälsivät erilaisia ​​aineita. Lopulta yksinkertaisia ​​orgaanisia yhdisteitä muodostui ja liitettiin monimutkaisten molekyylien, kuten

Aminohapot ovat orgaanisten prosessien perustan muodostavien proteiinien rakennuspalikoita. Aminohapot olisivat voineet yhdistää muodostaen proteiiniketjuja. Näistä proteiineista olisi voinut tulla itsereplikoituvia ja muodostaa perusta yksinkertaisille elämänmuodoille.

Tällaista prosessia ei voitu tapahtua maan päällä tänään, koska tarvittavia olosuhteita ei enää ole. Orgaanisten molekyylien luominen edellyttää lämpimän liemen läsnäoloa, joka sisältää näiden orgaanisten molekyylien ilmestymiseen tarvittavia aineita.

Elementtien ja yksinkertaisten yhdisteiden, kuten vety, hiili, fosfaatit ja sokerit, on oltava läsnä yhdessä. An energialähde, kuten ultraviolettisäteet tai salaman purkaukset auttaisi heitä sitoutumaan. Tällaiset olosuhteet ovat saattaneet olla olemassa 3,5 miljoonaa vuotta sitten, kun elämän maapallolla uskotaan alkaneen. Abiogeneesi kertoo mekanismit miten se olisi voinut tapahtua.

Asiaan liittyvä sisältö: Louis Pasteur: Elämäkerta, keksinnöt, kokeet ja tosiasiat

Sekä abiogeneesi että spontaani sukupolvi ehdottavat, että elämä voi ovat peräisin elottomasta aineesta, mutta näiden kahden yksityiskohdat ovat täysin erilaiset. Vaikka abiogeneesi on pätevä teoria, jota ei ole kumottu, spontaani sukupolvi on vanhentunut uskomus, jonka on osoitettu olevan väärä.

Nämä kaksi teoriaa eroavat toisistaan ​​kolmella tavalla. Abiogeneesiteoriassa todetaan, että:

1. Abiogeneesi tapahtuu harvoin. Se tapahtui ainakin kerran noin 3,5 miljardia vuotta sitten, eikä sitä todennäköisesti ole tapahtunut sen jälkeen.
2. Abiogeneesi synnyttää eniten primitiiviset elämänmuodot mahdollista. Nämä voivat olla yhtä yksinkertaisia ​​kuin proteiinimolekyylien replikointi.
3. Korkeammat organismit kehittyä näistä primitiivisistä elämänmuodoista.

Spontaanin sukupolven teoria toteaa, että:

1. Spontaani sukupolvi tapahtuu usein, jopa nykyaikana. Esimerkiksi joka kerta kun liha jätetään mätänemään, se tuottaa kärpäsiä.
2. Spontaani sukupolvi synnyttää monimutkaiset organismit kuten kärpäset, eläimet ja jopa ihmiset.
3. Korkeammat organismit ovat seurausta spontaanista syntymisestä, ja ne eivät kehity muista elämänmuodoista.

Tutkijat uskoivat aiemmin spontaaniin sukupolveen, mutta nykyään edes suuri yleisö ei enää usko, että kärpäset tulevat mätäneestä lihasta tai hiiret roskista. Jotkut tutkijat epäilevät myös, onko abiogeneesi pätevä teoria, mutta he eivät ole kyenneet ehdottamaan parempaa vaihtoehtoa.

Venäläisen tiedemies Alexander Oparin ehdotti ensimmäisen kerran elämän syntyä vuonna 1924 ja itsenäisesti jälleen brittiläinen biologi J.B.S. Haldane vuonna 1929. Molemmat olettivat, että varhaisella maapallolla oli ympäristö, jossa oli runsaasti ammoniakkia, hiilidioksidia, vetyä ja hiiltä, ​​orgaanisten molekyylien rakennuspalikoita.

Ultraviolettisäteet ja salama antoivat energiaa kemiallisille reaktioille, jotka antoivat näiden molekyylien liittyä yhteen.

Tyypillinen reaktioketju etenisi seuraavasti:

1. Prebioottinen ilmapiiri ammoniakin, hiilidioksidin ja vesihöyryn kanssa.
2. Salama tuottaa yksinkertaisia ​​orgaanisia yhdisteitä, jotka putoavat liuokseen matalassa vedessä.
3. Yhdisteet reagoivat edelleen a prebioottinen liemimuodostaen aminohappoja.
4. Aminohapot sitoutuvat peptidisidoksiin muodostaen polypeptidiketjuproteiinit.
5. Proteiinit yhdistyvät monimutkaisemmiksi molekyyleiksi, jotka voivat replikoitua ja metaboloitua yksinkertaiset aineet.
6. Muodostuvat monimutkaiset molekyylit ja orgaaniset yhdisteet lipidikalvot ympärillään ja alkaa toimia elävät solut.

Vaikka teoria esitti johdonmukaisia ​​ja uskottavia käsitteitä, jotkut vaiheista osoittautuivat vaikeiksi suorittaa laboratorio-olosuhteissa, jotka yrittivät simuloida varhaisen Maan vaiheita.

Asiaan liittyvä sisältö: Nukleiinihappojen elementit

1950-luvun alussa amerikkalainen jatko-opiskelija Stanley Miller ja hänen jatko-ohjaaja Harold Urey päättivät testata Oparin-Haldanen abiogeneesiteoriaa luomalla varhaisen Maan ympäristön. He sekoittivat teorian yksinkertaiset yhdisteet ja alkuaineet ilmassa ja päästivät kipinöitä seoksen läpi.

Kun he analysoivat tuloksena olevia kemiallisia reaktiotuotteita, he pystyivät havaitsemaan simulaation aikana syntyvät aminohapot. Tämä todiste siitä, että teorian ensimmäinen osa oli oikea, tuki myöhempiä kokeita, joissa yritettiin luoda replikoituvia molekyylejä aminohapoista. Nämä kokeet eivät onnistuneet.

Myöhemmät tutkimukset havaitsivat, että varhaisen Maan prebioottisessa ilmakehässä oli todennäköisesti enemmän happea ja vähemmän muita keskeisiä aineita kuin Miller-Urey-kokeessa käytetty näyte. Tämä johti kyseenalaistamiseen, olivatko päätelmät edelleen päteviä.

Sittemmin eräissä kokeissa, joissa käytetään korjattua atmosfäärikoostumusta, on löydetty myös orgaanisia molekyylejä, kuten aminohappoja, mikä tukee alkuperäisiä päätelmiä.

Asiaan liittyvä sisältö: Luonnollinen valinta: Määritelmä, Darwinin teoria, esimerkkejä ja tosiasiat

Silloinkin kun todetaan, että olosuhteet yksinkertaisten orgaanisten yhdisteiden muodostumiselle olivat olemassa prebioottinen maa, polku eläviin soluihin on ollut kiistanalainen. On olemassa kolme mahdollista tapaa, joilla suhteellisen yksinkertaisista yhdisteistä, kuten aminohapoista, voi lopulta tulla itsensä ylläpitävä elämä:

1. Ensinnäkin replikointi: Orgaanisista molekyyleistä tulee yhä monimutkaisempia, kunnes ne sisältävät DNA-segmenttejä, jotka voivat toistaa itseään. Itsestään replikoituvat molekyylit kehittävät solujen käyttäytymistä ja aineenvaihduntaa.
2. Aineenvaihdunta ensin: Orgaaniset molekyylit kehittävät kykyä ylläpitää itseään integroimalla ja vaihtamalla aineita ympäristöstään. Niistä tulee protosoluja ja kehittyy kyky replikoitua.
3. RNA-maailma: Orgaanisista molekyyleistä tulee edeltäjä-RNA-segmenttejä, jotka voivat tuottaa DNA-molekyylikopioita. Ne kehittävät aineenvaihduntaa ja solumaisen käyttäytymisen samanaikaisesti.

Vaiheet aminohappoja olivat vakava ongelma, eikä mitään eri teoreettisista poluista ole toukokuun 2019 jälkeen simuloitu onnistuneesti.

Ei ole epäilystäkään siitä, että a varhaisen maan ilmakehän simulointi voi tuottaa suhteellisen monimutkaisia ​​molekyylejä, jotka ovat elävien solujen orgaanisten molekyylien rakennuspalikoita. Kompleksimolekyyleistä todellisiin elämänmuotoihin siirtymisessä on kuitenkin useita ongelmia. Nämä sisältävät:

• Ei ole yksityiskohtaista teoreettista polkua siirtyä monimutkaisista orgaanisista molekyyleistä elämänmuotoon.
• Ei ole onnistuneita kokeita, jotka tukisivat aminohappoja monimutkaisempien molekyylien muodostumista.
• Ei ole mekanismia RNA: n rakennuspalikoiden kehittymiseksi täyden RNA: n puriini / pyrimidiiniemäksiksi.
• Ei ole yksimielisyyttä siitä, kuinka replikoituvista / metaboloivista molekyyleistä tulee elämänmuotoja.

Jos abiogeneesi ei tapahdu samalla tavalla kuin teoria kuvaa, vaihtoehtoisia ideoita on harkittava.

Kun abiogeneesin eteneminen on näennäisesti estetty, on ehdotettu vaihtoehtoisia teorioita elämän alkuperästä. Elämä on voinut syntyä tavalla, joka muistuttaa abiogeneesiteoriaa, mutta vuonna maalämpöaukot meren alla tai Maan kuori, ja se on saattanut tapahtua useita kertoja eri paikoissa. Yhdelläkään näistä teorioista ei ole kovempaa datatukea kuin klassisella abiogeneesillä.

Toisessa teoriassa, joka luopuu kokonaan abiogeneesistä, tutkijat ovat ehdottaneet, että monimutkaiset orgaaniset yhdisteet tai täydelliset elämänmuodot, kuten virukset, ovat saattaneet maapallolle kuljettaa meteoriitit tai komeetat. Varhaista maata (alkukantaista maata) alistettiin voimakkaille pommituksille Hadean aikaan (noin 4 - 4,6 miljardia vuotta sitten), kun elämä on saattanut alkaa.

Ilman kovempaa tietoa ainoa johtopäätös on, että miten elämää maan päällä syntynyt on edelleen mysteeri.