Abiogenezis: Definíció, elmélet, bizonyítékok és példák

Míg Charles Darwiné Az evolúció elmélete arról szól, hogy a fajok hogyan változnak alkalmazkodva a környezetükhöz, nem foglalkozik azzal a kérdéssel, hogy az élet eredetileg hogyan kezdődött. Egy ponton, bizonyosan akkor, amikor a bolygó még forró és olvadt volt, a Földön nem volt élet, bár tudjuk, hogy az élet később alakult ki.

A kérdés, hogyan keletkeztek a korai földi életformák?

Számos elmélet létezik arra vonatkozóan, hogyan jöttek létre az élő szervezetek alapvető építőkövei. Az élettelen anyag mikéntjének mechanizmusa önreplikáló élő szervezetek és akkor a komplex életformák nem teljesen érthetők.

Van néhány hiányossága, de ősnemzés érdekes fogalmakkal foglalkozik és megindul egy magyarázatban.

Ősnemzés az a természetes folyamat, amelynek során az élő szervezetek nem élõ szerves molekulákból keletkeztek. Egyszerű elemek kombinálva vegyületekké; a vegyületek strukturáltabbá váltak és különböző anyagokat vontak be. Végül egyszerű szerves vegyületek képződtek és összekapcsolódtak olyan komplex molekulák előállításához, mint pl aminosavak.

Az aminosavak a szerves folyamatok alapját képező fehérjék építőkövei. Az aminosavak kombinálódva fehérje láncokat alkothattak. Ezek a fehérjék önreplikálódhatnak, és megalapozhatják az egyszerű életformákat.

Ilyen folyamat ma a Földön nem mehetett végbe, mert a szükséges feltételek már nem léteznek. A szerves molekulák létrehozása egy meleg húsleves jelenlétét feltételezi, amely tartalmazza a szerves molekulák megjelenéséhez szükséges anyagokat.

Az elemeknek és az egyszerű vegyületeknek, például a hidrogénnek, a szénnek, a foszfátoknak és a cukroknak együttesen kell jelen lenniük. An energiaforrás, például ultraibolya sugárzás vagy villámkibocsátás segítene megkötni őket. Ilyen körülmények 3,5 millió évvel ezelőtt létezhettek, amikor feltételezik, hogy a Földön elkezdődött az élet. Az Abiogenezis részletesen leírja annak mechanizmusait.

Kapcsolodo tartalom: Louis Pasteur: Életrajz, találmányok, kísérletek és tények

Mind az abiogenesis, mind a spontán generáció azt sugallja, hogy az élet képes nem élő anyagból származnak, de a kettő részletei teljesen különbözőek. Míg az abiogenesis egy érvényes elmélet, amelyet nem cáfoltak, a spontán generáció egy elavult hit, amely helytelennek bizonyult.

A két elmélet három fő szempontból különbözik egymástól. Az abiogenesis elmélete szerint:

1. Ősnemzés ritkán fordul elő. Körülbelül 3,5 milliárd évvel ezelőtt történt legalább egyszer, és valószínűleg azóta sem fordult elő.
2. Az abbiogenezis okozza a legtöbbet primitív életformák lehetséges. Ezek olyan egyszerűek lehetnek, mint a fehérjemolekulák replikálása.
3. Magasabb organizmusok fejlődik ezekből a primitív életformákból.

A spontán generáció elmélete szerint:

1. Spontán generáció gyakran történik, még a modern időkben is. Például minden alkalommal, amikor a húst rothadni hagyják, legyeket generál.
2. A spontán nemzedék ad okot összetett szervezetek mint például a legyek, állatok és még emberek is.
3. A magasabb rendű organizmusok spontán keletkezés eredménye, és azok ne fejlődj más életformáktól.

A tudósok korábban hittek a spontán generációban, de ma még a nagyközönség sem hiszi, hogy a legyek rothadt húsból származnak, vagy az egerek szemétből származnak. Egyes tudósok azt is megkérdőjelezik, hogy az abiogenesis érvényes elmélet-e, de nem tudtak jobb alternatívát javasolni.

Hogy hogyan keletkezhetett az élet, először 1924-ben Alekszandr Oparin orosz tudós, önállóan pedig ismét J.B.S. brit biológus javasolta. Haldane 1929-ben. Mindkettő feltételezte, hogy a korai Föld ammóniában, szén-dioxidban, hidrogénben és szénben gazdag környezete, a szerves molekulák építőkövei voltak.

Az ultraibolya sugarak és a villámok szolgáltatták a kémiai reakciók energiáját, amelyek lehetővé tették ezeknek a molekuláknak a kapcsolódását.

A reakciók tipikus láncolata a következő:

1. Prebiotikus légkör ammóniával, szén-dioxiddal és vízgőzzel.
2. Villám egyszerű szerves vegyületeket állít elő, amelyek sekély vízben oldódnak.
3. A vegyületek tovább reagálnak a prebiotikus húsleves, aminosavakat képezve.
4. Az aminosavak összekapcsolódnak a peptidkötésekkel, hogy kialakuljanak polipeptidlánc fehérjék.
5. A fehérjék összetettebb molekulákká egyesülnek, amelyek képesek megismétlődik és metabolizálódik egyszerű anyagok.
6. Komplex molekulák és szerves vegyületek képződnek lipidmembránok maguk körül, és elkezdenek úgy viselkedni élő sejtek.

Míg az elmélet következetes és hiteles fogalmakat mutatott be, néhány lépés nehéznek bizonyult laboratóriumi körülmények között, amelyek megpróbálták szimulálni a Föld korai szakaszában levőket.

Kapcsolodo tartalom: A nukleinsavak elemei

Az ötvenes évek elején Stanley Miller amerikai diplomás hallgató és diplomás tanácsadója, Harold Urey úgy döntött, hogy kipróbálják az Oparin-Haldane abiogenesis elméletét egy korai földi környezet újjáteremtésével. Levegőben keverték az elmélet egyszerű vegyületeit és elemeit, és a keveréken keresztül szikrákat bocsátottak ki.

Amikor a kapott kémiai reakciótermékeket elemezték, képesek voltak detektálni a szimuláció során keletkezett aminosavak. Ez a bizonyíték arra, hogy az elmélet első része helyes volt, alátámasztotta azokat a későbbi kísérleteket, amelyek az aminosavakból replikáló molekulákat próbáltak létrehozni. Ezek a kísérletek sikertelenek voltak.

A későbbi kutatások azt találták, hogy a korai Föld prebiotikus légkörében valószínűleg több oxigén és kevesebb más kulcsanyag található, mint a Miller-Urey kísérletben használt minta. Ez megkérdőjelezte, hogy a következtetések még mindig érvényesek-e.

Azóta néhány korrigált atmoszféra-összetételt alkalmazó kísérlet szerves molekulákat, például aminosavakat is talált, támogatva ezzel az eredeti következtetéseket.

Kapcsolodo tartalom: Természetes kiválasztás: Definíció, Darwin elmélete, példák és tények

Még akkor is, ha kiderül, hogy az egyszerű szerves vegyületek előállításának feltételei fennálltak prebiotikus Föld, az élő sejtekhez vezető út vitatott volt. Három lehetséges mód van arra, hogy a viszonylag egyszerű vegyületek, például az aminosavak végül önfenntartóvá váljanak:

1. Először a replikáció: A szerves molekulák mind összetettebbé válnak, amíg nem tartalmaznak olyan DNS-szegmenseket, amelyek képesek önmagukat replikálni. Az önreplikáló molekulák fejlesztik a sejtek viselkedését és anyagcseréjét.
2. Először az anyagcsere: A szerves molekulák képesek fenntartani önmagukat azáltal, hogy integrálják és megváltoztatják a környezetükből származó anyagokat. Proto-sejtekké válnak, és fejlesztik a replikáció képességét.
3. RNS világ: A szerves molekulák prekurzor RNS-szegmensekké válnak, amelyek DNS-molekula másolatokat képesek előállítani. Egyszerre fejlesztik az anyagcserét és a sejtszerű viselkedést.

A lépések aminosavak komoly probléma volt, és 2019 májusától a különböző elméleti utak egyikét sem sikerült sikeresen szimulálni.

Kétségtelen, hogy a a Föld korai légkörének szimulációja viszonylag összetett molekulákat képes előállítani, amelyek az élő sejtekben található szerves molekulák építőkövei. Számos probléma merül fel azonban a komplex molekuláktól a tényleges életformákig. Ezek tartalmazzák:

• Nincs részletes elméleti út a komplex szerves molekuláktól az életformákig.
• Nincsenek sikeres kísérletek, amelyek az aminosavaknál összetettebb molekulák kialakulását támogatnák.
• Nincs mechanizmus arra, hogy az RNS építőkövei a teljes RNS purin / pirimidin bázisaivá fejlődjenek.
• Nincs egyetértés abban, hogy a replikáló / metabolizáló molekulák hogyan válnak életformává.

Ha az abiogenesis nem az elmélet leírása szerint megy végbe, alternatív ötleteket kell figyelembe venni.

Az abiogenézis előrehaladása látszólag blokkolva alternatív elméleteket javasoltak az élet keletkezéséről. Az élet az abiogenesis elméletéhez hasonló módon keletkezhetett, de geotermikus szellőzők a tenger alatt vagy a földkéreg, és előfordulhat, hogy többször előfordult különböző helyeken. Ezen elméletek egyike sem rendelkezik erősebb adatokkal, mint a klasszikus abiogenesis.

Egy másik elméletben, amely teljesen elhagyja az abiogenezist, a tudósok azt javasolták, hogy komplex szerves vegyületeket vagy teljes életformákat, például vírusokat szállíthattak a Földre meteoritok vagy üstökösök. A korai Földet (primitív Föld) súlyos bombázásoknak vetették alá Hadean ideje alatt (körülbelül 4–4,6 milliárd évvel ezelőtt), amikor az élet elkezdődhetett.

Több szilárd adat nélkül az egyetlen következtetés az, hogy pontosan hogyan élet a Földön keletkezett, még mindig rejtély.