Abiogenesi: definizione, teoria, prove ed esempi

Mentre Charles Darwin's Teoria dell'evoluzione riguarda il modo in cui le specie cambiano per adattarsi al loro ambiente, non affronta la questione di come la vita sia iniziata originariamente. Ad un certo punto, sicuramente quando il pianeta era ancora caldo e fuso, non c'era vita sulla Terra, anche se sappiamo che la vita si è evoluta in seguito.

La domanda è, come sono nate le prime forme di vita sulla Terra??

Ci sono diverse teorie su come sono nati gli elementi costitutivi di base degli organismi viventi. Il meccanismo di come la materia non vivente è diventata organismi viventi autoreplicanti e quindi le forme di vita complesse non sono completamente comprese.

Ha alcune lacune, ma abiogenesi tratta concetti interessanti e parte da una spiegazione.

Abiogenesi è il processo naturale mediante il quale gli organismi viventi sono sorti da molecole organiche non viventi. Elementi semplici combinati per formare composti; i composti diventavano più strutturati e coinvolgevano sostanze diverse. Alla fine, sono stati formati semplici composti organici e collegati per produrre molecole complesse come

Gli amminoacidi sono i mattoni delle proteine ​​che costituiscono la base dei processi organici. Gli amminoacidi potrebbero essersi combinati per formare catene proteiche. Queste proteine ​​avrebbero potuto auto-replicarsi e costituire la base per semplici forme di vita.

Un tale processo non potrebbe aver luogo oggi sulla Terra perché non esistono più le condizioni necessarie. La creazione di molecole organiche presuppone la presenza di un brodo caldo che contenga le sostanze necessarie alla comparsa di quelle molecole organiche.

Elementi e composti semplici come idrogeno, carbonio, fosfati e zuccheri devono essere presenti tutti insieme. Un fonte di energia come raggi ultravioletti o scariche di fulmini li aiuterebbe a legare. Condizioni come questa potrebbero essere esistite 3,5 milioni di anni fa, quando si pensa che sia iniziata la vita sulla Terra. L'abiogenesi descrive in dettaglio i meccanismi di come ciò potrebbe aver avuto luogo.

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Sia l'abiogenesi che la generazione spontanea propongono che la vita possa provengono da materia non vivente, ma i dettagli dei due sono completamente diversi. Mentre l'abiogenesi è una teoria valida che non è stata smentita, la generazione spontanea è una credenza obsoleta che si è dimostrata errata.

Le due teorie differiscono in tre modi principali. La teoria dell'abiogenesi afferma che:

1. Abiogenesi accade raramente. È successo almeno una volta circa 3,5 miliardi di anni fa e probabilmente non si è più verificato da allora.
2. L'abiogenesi dà origine al più forme di vita primitive possibile. Questi possono essere semplici come replicare molecole proteiche.
3. Organismi superiori evolvere da queste forme di vita primitive.

La teoria della generazione spontanea afferma che:

1. Generazione spontanea accade spesso, anche in tempi moderni. Ad esempio, ogni volta che la carne viene lasciata a marcire, genera mosche.
2. La generazione spontanea dà origine a organismi complessi come mosche, animali e persino umani.
3. Gli organismi superiori sono il risultato della generazione spontanea e non evolvere da altre forme di vita.

Gli scienziati un tempo credevano nella generazione spontanea, ma oggi anche il grande pubblico non crede più che le mosche provengano dalla carne marcia oi topi dalla spazzatura. Alcuni scienziati si chiedono anche se l'abiogenesi sia una teoria valida, ma non sono stati in grado di proporre un'alternativa migliore.

Come potrebbe aver avuto origine la vita è stato proposto per la prima volta dallo scienziato russo Alexander Oparin nel 1924 e di nuovo in modo indipendente dal biologo britannico J.B.S. Haldane nel 1929. Entrambi presumevano che la Terra primitiva avesse un ambiente ricco di ammoniaca, anidride carbonica, idrogeno e carbonio, gli elementi costitutivi delle molecole organiche.

I raggi ultravioletti e i fulmini hanno fornito l'energia per le reazioni chimiche che avrebbero permesso a queste molecole di collegarsi.

Una tipica catena di reazioni procederebbe come segue:

1. Atmosfera prebiotica con ammoniaca, anidride carbonica e vapore acqueo.
2. fulmine produce composti organici semplici che cadono in soluzione in acque poco profonde.
3. I composti reagiscono ulteriormente in a brodo prebiotico, formando amminoacidi.
4. Gli amminoacidi si legano ai legami peptidici per formare proteine ​​a catena polipeptidica.
5. Le proteine ​​si combinano in molecole più complesse che possono replicare e metabolizzare sostanze semplici.
6. Si formano molecole complesse e composti organici membrane lipidiche intorno a se stessi e iniziare a comportarsi come cellule viventi.

Sebbene la teoria presentasse concetti coerenti e credibili, alcuni passaggi si sono rivelati difficili da eseguire in condizioni di laboratorio che hanno cercato di simulare quelle sulla Terra primordiale.

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All'inizio degli anni '50, lo studente laureato americano Stanley Miller e il suo consulente laureato Harold Urey decisero di testare la teoria dell'abiogenesi Oparin-Haldane ricreando un ambiente terrestre primitivo. Hanno mescolato i composti e gli elementi semplici della teoria nell'aria e hanno scaricato scintille attraverso la miscela.

Quando hanno analizzato i prodotti di reazione chimica risultanti, sono stati in grado di rilevare amminoacidi creati durante la simulazione. Questa prova che la prima parte della teoria era corretta ha supportato esperimenti successivi che hanno cercato di creare molecole replicanti dagli amminoacidi. Questi esperimenti non hanno avuto successo.

Ricerche successive hanno scoperto che l'atmosfera prebiotica della Terra primitiva probabilmente conteneva più ossigeno e meno altre sostanze chiave rispetto al campione utilizzato nell'esperimento Miller-Urey. Ciò ha portato a chiedersi se le conclusioni fossero ancora valide.

Da allora, alcuni esperimenti che utilizzano una corretta composizione dell'atmosfera hanno trovato anche molecole organiche come gli amminoacidi, supportando così le conclusioni originali.

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Anche quando si stabilisce che le condizioni per la generazione di composti organici semplici erano presenti su Terra prebiotica, il percorso verso le cellule viventi è stato contestato. Ci sono tre possibili modi in cui composti relativamente semplici come gli amminoacidi potrebbero alla fine diventare una vita autosufficiente:

1. Prima replica: Le molecole organiche diventano sempre più complesse fino ad includere segmenti di DNA in grado di replicarsi. Le molecole autoreplicanti sviluppano il comportamento e il metabolismo cellulare.
2. Metabolismo prima: Le molecole organiche sviluppano la capacità di sostenersi integrando e modificando le sostanze dall'ambiente circostante. Diventano proto-cellule e sviluppano la capacità di replicarsi.
3. mondo RNA: Le molecole organiche diventano segmenti di RNA precursore che possono produrre copie di molecole di DNA. Sviluppano contemporaneamente il metabolismo e il comportamento cellulare.

I passi da aminoacidi on erano un problema serio e nessuno dei diversi percorsi teorici, a partire da maggio 2019, è stato simulato con successo.

Non c'è dubbio che a simulazione dell'atmosfera terrestre primitiva può produrre molecole relativamente complesse che sono gli elementi costitutivi delle molecole organiche presenti nelle cellule viventi. Ci sono, tuttavia, diversi problemi per passare dalle molecole complesse alle forme di vita reali. Questi includono:

• Non esiste un percorso teorico dettagliato per passare da molecole organiche complesse a una forma di vita.
• Non esistono esperimenti di successo che supportino la formazione di molecole più complesse degli amminoacidi.
• Non esiste alcun meccanismo per lo sviluppo di blocchi costitutivi dell'RNA nelle basi puriniche/pirimidiniche dell'RNA completo.
• Non c'è consenso su come le molecole che si replicano/metabolizzano diventino forme di vita.

Se l'abiogenesi non avviene nel modo descritto dalla teoria, idee alternative devono essere considerate.

Con i progressi sull'abiogenesi apparentemente bloccati, sono state proposte teorie alternative per l'origine della vita. La vita potrebbe aver avuto origine in un modo simile alla teoria dell'abiogenesi ma in bocchette geotermiche sotto il mare o all'interno del la crosta terrestre, e potrebbe essere successo più volte in luoghi diversi. Nessuna di queste teorie ha un supporto di dati più solido dell'abiogenesi classica.

In un'altra teoria che abbandona del tutto l'abiogenesi, gli scienziati hanno proposto che composti organici complessi o forme di vita complete come i virus potrebbero essere state consegnate sulla Terra da meteoriti o comete. La Terra Primitiva (Terra primitiva) è stata soggetta a pesanti bombardamenti durante il periodo dell'Adeano (circa da 4 a 4,6 miliardi di anni fa) quando potrebbe essere iniziata la vita.

Senza dati più concreti, l'unica conclusione è che esattamente come vita sulla Terra origine è ancora un mistero.