აბიოგენეზი: განმარტება, თეორია, მტკიცებულებები და მაგალითები

მიუხედავად იმისა, რომ ჩარლზ დარვინის ევოლუციის თეორია ეხება იმას, თუ როგორ იცვლებიან სახეობები გარემოსთან ადაპტაციისთვის, ეს არ ეხება კითხვას, თუ როგორ დაიწყო ცხოვრება თავდაპირველად. ერთ მომენტში, რა თქმა უნდა, როდესაც პლანეტა ჯერ კიდევ ცხელი და გამდნარი იყო, დედამიწაზე სიცოცხლე აღარ არსებობდა, თუმცა ვიცით, რომ სიცოცხლე მოგვიანებით განვითარდა.

კითხვა არის, როგორ გაჩნდა დედამიწის ადრეული სიცოცხლის ფორმები?

არსებობს რამდენიმე თეორია იმის შესახებ, თუ როგორ გაჩნდა ცოცხალი ორგანიზმების ძირითადი საშენი ბლოკები. მექანიზმი იმისა, თუ როგორ გახდა არაცოცხალი მატერია ცოცხალი ორგანიზმების თვითგამრავლება შემდეგ რთული ცხოვრების ფორმები არ არის გასაგები.

მას აქვს გარკვეული ხარვეზები, მაგრამ აბიოგენეზი ეხება საინტერესო ცნებებს და ახსნის დასაწყისს.

აბიოგენეზი არის ბუნებრივი პროცესი, რომლის დროსაც ცოცხალი ორგანიზმები წარმოიშვა არაცოცხალი ორგანული მოლეკულებისგან. მარტივი ელემენტები გაერთიანებულია და ქმნის ნაერთებს; ნაერთები უფრო სტრუქტურირდება და მოიცავს სხვადასხვა ნივთიერებებს. საბოლოოდ, მარტივი ორგანული ნაერთები წარმოიქმნა და შეერთდა ისეთი რთული მოლეკულების წარმოქმნით, როგორიცაა

ამინომჟავები არის ცილების საშენი მასალები, რომლებიც ქმნიან ორგანული პროცესების საფუძველს. ამინომჟავები შეიძლება გაერთიანებულიყო და წარმოქმნან ცილოვანი ჯაჭვები. ეს ცილები შეიძლება გახდეს თვითგამრავლება და საფუძველი ჩაეყაროს ცხოვრების მარტივი ფორმებს.

ასეთი პროცესი დღეს დედამიწაზე ვერ მოხდებოდა, რადგან საჭირო პირობები აღარ არსებობს. ორგანული მოლეკულების შექმნა გულისხმობს თბილი ბულიონის არსებობას, რომელიც შეიცავს ამ ორგანული მოლეკულების წარმოსადგენად საჭირო ნივთიერებებს.

ელემენტები და მარტივი ნაერთები, როგორიცაა წყალბადის, ნახშირბადის, ფოსფატებისა და შაქრების, ყველა ერთად უნდა იყოს წარმოდგენილი. ან ენერგიის წყარო, როგორიცაა ულტრაიისფერი სხივები ან ელვისებური გამონადენი დაეხმარებოდა მათ შეერთებაში. მსგავსი პირობები შეიძლება არსებობდეს 3.5 მილიონი წლის წინ, როდესაც ფიქრობენ, რომ დედამიწაზე ცხოვრება დაიწყო. აბიოგენეზში დეტალურადაა აღწერილი, თუ როგორ შეიძლება ეს მომხდარიყო.

დაკავშირებული შინაარსი: ლუი პასტერი: ბიოგრაფია, გამოგონებები, ექსპერიმენტები და ფაქტები

აბიოგენეზიც და სპონტანური თაობაც გვთავაზობს ცხოვრებას წარმოიქმნება არაცოცხალი მატერიიდან, მაგრამ ორის დეტალები სრულიად განსხვავებულია. მიუხედავად იმისა, რომ აბიოგენეზი მოქმედი თეორიაა, რომელიც არ იქნა უარყოფილი, სპონტანური თაობა მოძველებული რწმენაა, რომელიც არასწორი აღმოჩნდა.

ორი თეორია განსხვავდება სამი ძირითადი გზით. აბიოგენეზის თეორიაში ნათქვამია:

1. აბიოგენეზი იშვიათად ხდება. ეს ერთხელ მაინც მოხდა დაახლოებით 3.5 მილიარდი წლის წინ და ალბათ მას შემდეგ აღარ მომხდარა.
2. აბიოგენეზი წარმოშობს ყველაზე მეტად ცხოვრების პრიმიტიული ფორმები შესაძლებელია ეს შეიძლება ისეთივე მარტივი იყოს, როგორც ცილის მოლეკულების გამრავლება.
3. უმაღლესი ორგანიზმები განვითარება ამ პრიმიტიული ცხოვრების ფორმებიდან.

სპონტანური თაობის თეორიაში ნათქვამია:

1. სპონტანური თაობა ხშირად ხდება, თანამედროვე დროსაც კი. მაგალითად, ყოველ ჯერზე, როდესაც ხორცი რჩება ლპობა, ის ბუზებს წარმოქმნის.
2. სპონტანური თაობა წარმოშობს რთული ორგანიზმები როგორიცაა ბუზები, ცხოველები და კიდევ ადამიანები.
3. უმაღლესი ორგანიზმები სპონტანური წარმოქმნის შედეგია და ისინიც არ განვითარდე ცხოვრების სხვა ფორმებიდან.

ადრე მეცნიერებს სჯეროდათ სპონტანური თაობის წარმოება, მაგრამ დღეს ფართო საზოგადოებასაც აღარ სჯერა, რომ ბუზები დამპალი ხორციდან მოდის ან თაგვები ნაგავიდან მოდის. ზოგიერთი მეცნიერი ასევე კითხულობს კითხვას, არის თუ არა აბიოგენეზი მოქმედი თეორია, მაგრამ მათ ვერ შეძლეს უკეთესი ალტერნატივის შემოთავაზება.

როგორ შეიძლება გაჩნდა ცხოვრება, პირველად შემოგვთავაზა რუსმა მეცნიერმა ალექსანდრე ოპარინმა 1924 წელს და დამოუკიდებლად ისევ ბრიტანელმა ბიოლოგმა ჯ.ბ.ს. ჰალდანი 1929 წელს. ორივემ ჩათვალა, რომ ადრეულ დედამიწას ჰქონდა ამიაკი, ნახშირორჟანგი, წყალბადისა და ნახშირბადის მდიდარი გარემო, ორგანული მოლეკულების საშენი მასალა.

ულტრაიისფერი სხივები და ელვა უზრუნველყოფს ენერგიას ქიმიური რეაქციებისათვის, რაც ამ მოლეკულების ერთმანეთთან შეერთების საშუალებას მისცემს.

რეაქციების ტიპიური ჯაჭვი შემდეგნაირად გაგრძელდება:

1. პრებიოტიკური ატმოსფერო ამიაკი, ნახშირორჟანგი და წყლის ორთქლი.
2. ელვა აწარმოებს მარტივ ორგანულ ნაერთებს, რომლებიც წყალხსნარში მოხვდება არაღრმა წყალში.
3. ნაერთები შემდგომ რეაგირებენ ა პრებიოტიკური ბულიონი, ამინომჟავების წარმოქმნა.
4. ამინომჟავები წარმოიქმნება პეპტიდურ კავშირებთან პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ცილები.
5. ცილები გაერთიანებულია უფრო რთულ მოლეკულებში, რომლებსაც შეუძლიათ გამრავლება და მეტაბოლიზმი მარტივი ნივთიერებები.
6. წარმოიქმნება რთული მოლეკულები და ორგანული ნაერთები ლიპიდური მემბრანები თავის გარშემო და დაიწყებენ მოქმედებას ცოცხალი უჯრედები.

მიუხედავად იმისა, რომ თეორია წარმოადგენდა თანმიმდევრულ და სანდო კონცეფციებს, ზოგიერთი ნაბიჯის განხორციელება ძნელი აღმოჩნდა ლაბორატორიულ პირობებში, რომლებიც ცდილობდა დედამიწაზე ადრეული ნაბიჯების სიმულაციას.

დაკავშირებული შინაარსი: ნუკლეინის მჟავების ელემენტები

1950-იანი წლების დასაწყისში ამერიკელმა მაგისტრანტმა სტენლი მილერმა და მისმა კურსდამთავრებულმა მრჩეველმა ჰაროლდ ურეიმ გადაწყვიტეს შეემოწმებინათ ოპარინ-ჰალდანის აბიოგენეზის თეორია დედამიწის ადრეული გარემოს შექმნით. მათ შეურიეს თეორიის მარტივი ნაერთები და ელემენტები ჰაერში და ნაპერწკლები გამოუშვეს ნარევის საშუალებით.

როდესაც მათ გაანალიზეს მიღებული ქიმიური რეაქციის პროდუქტები, მათ შეძლეს დაფიქსირება სიმულაციის დროს შექმნილი ამინომჟავები. ამ მტკიცებულებამ, რომ თეორიის პირველი ნაწილი იყო სწორი, მხარი დაუჭირა შემდეგ ექსპერიმენტებს, რომლებიც ცდილობდნენ ამინომჟავებისგან გამრავლების მოლეკულების შექმნას. ეს ექსპერიმენტები წარუმატებლად დასრულდა.

შემდგომმა გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ ადრეული დედამიწის პრებიოტიკურ ატმოსფეროში, სავარაუდოდ, იყო მეტი ჟანგბადი და ნაკლები სხვა ძირითადი ნივთიერებები, ვიდრე მილერ-ურეის ექსპერიმენტში გამოყენებული ნიმუში. ამან კითხვის ნიშნის ქვეშ დააყენა, ძალაშია თუ არა დასკვნები.

მას შემდეგ, ზოგიერთმა ექსპერიმენტმა კორექტირებული ატმოსფეროს შემადგენლობის გამოყენებით ასევე აღმოაჩინა ორგანული მოლეკულები, როგორიცაა ამინომჟავები, რაც ამყარებს თავდაპირველ დასკვნებს.

დაკავშირებული შინაარსი: ბუნებრივი შერჩევა: განმარტება, დარვინის თეორია, მაგალითები და ფაქტები

მაშინაც კი, როდესაც დადგინდა, რომ არსებობდა მარტივი ორგანული ნაერთების წარმოქმნის პირობები პრებიოტიკური დედამიწა, სადავოა ცოცხალი უჯრედებისკენ მიმავალი გზა. სამი შესაძლო გზა არსებობს, შედარებით მარტივი ნაერთები, როგორიცაა ამინომჟავები, საბოლოოდ შეიძლება გახდეს თვითგამორკვევის სიცოცხლე:

1. პირველი რეპლიკაცია: ორგანული მოლეკულები უფრო და უფრო რთულდება, სანამ მათში არ შედის დნმ-ის სეგმენტები, რომლებსაც შეუძლიათ საკუთარი თავის გამრავლება. თვითგამრავლებულ მოლეკულებს უჯრედების ქცევა და მეტაბოლიზმი უვითარდებათ.
2. მეტაბოლიზმი პირველი: ორგანულ მოლეკულას უვითარდება საკუთარი თავის შენარჩუნების უნარი გარემოდან ნივთიერებების ინტეგრირებისა და შეცვლის გზით. ისინი ხდებიან პროტო-უჯრედები და უვითარდებათ გამრავლების უნარი.
3. RNA მსოფლიოში: ორგანული მოლეკულები ხდება რნმ – ის წინამორბედი სეგმენტები, რომლებსაც შეუძლიათ დნმ – ის მოლეკულის ასლების წარმოება. მათ ერთდროულად უვითარდებათ მეტაბოლიზმი და უჯრედის მსგავსი ქცევა.

ნაბიჯები ამინომჟავების სერიოზული პრობლემა იყო და არცერთი განსხვავებული თეორიული გზა, 2019 წლის მაისისთვის, წარმატებით იმიტირებული არ არის.

ეჭვგარეშეა, რომ ა დედამიწის ადრეული ატმოსფეროს სიმულაცია შეუძლია წარმოქმნას შედარებით რთული მოლეკულები, რომლებიც ორგანულ მოლეკულების საშენი მასალაა ცოცხალ უჯრედებში. ამასთან, არსებობს რამდენიმე პრობლემა, რაც რთული მოლეკულებიდან ცხოვრების რეალურ ფორმებში გადადის. Ესენი მოიცავს:

• არ არსებობს დეტალური თეორიული გზა რთული ორგანული მოლეკულებიდან ცხოვრების ფორმაში გადასასვლელად.
• არ არსებობს წარმატებული ექსპერიმენტები, რომლებიც ამინომჟავებზე უფრო რთული მოლეკულების წარმოქმნას ემსახურება.
• არ არსებობს მექანიზმი, რომ რნმ-ის საშენი ბლოკები გადაიზარდოს სრული რნმ-ის პურინ / პირიმიდინის ფუძებად.
• არ არსებობს კონსენსუსი იმის შესახებ, თუ როგორ ხდება ტირაჟირებული / მეტაბოლიზმური მოლეკულები სიცოცხლის ფორმები.

თუ აბიოგენეზი არ ხდება ისე, როგორც თეორია აღწერს, გასათვალისწინებელია ალტერნატიული იდეები.

აბიოგენეზთან დაკავშირებით პროგრესი, როგორც ჩანს, დაბლოკილია, შემოთავაზებულია ალტერნატიული თეორიები სიცოცხლის წარმოშობის შესახებ. ცხოვრება შეიძლება წარმოიშვა აბიოგენეზის თეორიის მსგავსი მეთოდით, მაგრამ გეოთერმული ხვრელები ზღვის ქვეშ ან შიგნით დედამიწის ქერქი, და ეს შეიძლება რამდენჯერმე მომხდარიყო სხვადასხვა ადგილას. არცერთ ამ თეორიას არ გააჩნია მონაცემთა უფრო მყარი მხარდაჭერა, ვიდრე კლასიკური აბიოგენეზია.

სხვა თეორიაში, რომელიც საერთოდ მიატოვებს აბიოგენეზს, მეცნიერებმა გამოთქვეს მოსაზრება, რომ რთული ორგანული ნაერთები ან სიცოცხლის სრული ფორმები, როგორიცაა ვირუსები, შესაძლოა დედამიწაზე გადმოიტანონ მეტეორიტები ან კომეტები. ადრეული დედამიწა (პრიმიტიული დედამიწა) განიცდიდა მძიმე დაბომბვას ჰადეანის დროს (დაახლოებით 4-დან 4,6 მილიარდი წლის წინ), როდესაც სიცოცხლე შესაძლოა დაწყებულიყო.

მეტი მყარი მონაცემების გარეშე, ერთადერთი დასკვნა ისაა, რომ ზუსტად როგორ სიცოცხლე დედამიწაზე წარმოშობილი ჯერ კიდევ საიდუმლოა.