Абиогенез: определение, теория, доказательства и примеры

В то время как Чарльз Дарвин Теория эволюции это о том, как виды изменяются, чтобы приспособиться к своей среде, он не затрагивает вопрос о том, как изначально возникла жизнь. В какой-то момент, конечно, когда планета была еще горячей и расплавленной, на Земле не было жизни, хотя мы знаем, что жизнь появилась позже.

Вопрос в том, как возникли ранние формы жизни на Земле?

Существует несколько теорий о том, как возникли основные строительные блоки живых организмов. Механизм превращения неживой материи самовоспроизводящиеся живые организмы и тогда сложные формы жизни полностью не изучены.

В нем есть пробелы, но абиогенез рассматривает интересные концепции и начинает объяснение.

Абиогенез это естественный процесс, в результате которого живые организмы возникли из неживых органических молекул. Простые элементы объединяются в соединения; соединения стали более структурированными и содержали различные вещества. В конце концов, простые органические соединения были сформированы и связаны с образованием сложных молекул, таких как аминокислоты.

Аминокислоты - это строительные блоки белков, которые составляют основу органических процессов. Аминокислоты могли объединиться с образованием белковых цепей. Эти белки могли стать самовоспроизводящимися и сформировать основу для простых форм жизни.

Такой процесс не может происходить на Земле сегодня, потому что необходимые условия больше не существуют. Создание органических молекул предполагает наличие теплого бульона, который содержит вещества, необходимые для появления этих органических молекул.

Элементы и простые соединения, такие как водород, углерод, фосфаты и сахара, должны присутствовать вместе. An источник энергии, такой как ультрафиолетовые лучи или разряды молнии поможет им сблизиться. Подобные условия могли существовать 3,5 миллиона лет назад, когда считается, что на Земле зародилась жизнь. Абиогенез подробно описывает механизмы того, как это могло произойти.

Связанный контент: Луи Пастер: биография, изобретения, эксперименты и факты

И абиогенез, и спонтанное зарождение предполагают, что жизнь может происходят из неживой материи, но детали у них совершенно разные. Хотя абиогенез - действительная теория, которая не была опровергнута, спонтанное зарождение - устаревшее убеждение, которое, как было показано, неверно.

Эти две теории различаются по трем основным направлениям. Теория абиогенеза утверждает, что:

1. Абиогенез бывает редко. Это произошло по крайней мере один раз около 3,5 миллиардов лет назад и, вероятно, с тех пор не произошло.
2. Абиогенез дает начало наиболее примитивные формы жизни возможный. Это могут быть простые реплицирующиеся белковые молекулы.
3. Высшие организмы эволюционировать от этих примитивных форм жизни.

Теория самозарождения утверждает, что:

1. Спонтанное зарождение случается часто, даже в наше время. Например, каждый раз, когда мясо гниет, появляются мухи.
2. Спонтанное зарождение порождает сложные организмы такие как мухи, животные и даже люди.
3. Высшие организмы являются результатом спонтанного зарождения, и они не развивайся от других форм жизни.

Раньше ученые верили в самозарождение, но сегодня даже широкая публика больше не верит, что мухи появляются из тухлого мяса, а мыши - из мусора. Некоторые ученые также сомневаются, является ли абиогенез действительной теорией, но они не смогли предложить лучшей альтернативы.

Вопрос о том, как могла возникнуть жизнь, был впервые предложен русским ученым Александром Опариным в 1924 году и независимо снова британским биологом Дж. Б.С. Холдейном в 1929 году. Оба предполагали, что на ранней Земле была среда, богатая аммиаком, углекислым газом, водородом и углеродом, строительными блоками органических молекул.

Ультрафиолетовые лучи и молния обеспечивали энергию для химических реакций, которые позволяли этим молекулам соединяться.

Типичная цепочка реакций протекает следующим образом:

1. Пребиотическая атмосфера с аммиаком, двуокисью углерода и водяным паром.
2. Молния производит простые органические соединения, которые растворяются на мелководье.
3. Соединения далее реагируют в пребиотический бульон, образуя аминокислоты.
4. Аминокислоты соединяются пептидными связями с образованием белки полипептидной цепи.
5. Белки объединяются в более сложные молекулы, которые могут реплицировать и метаболизировать простые вещества.
6. Сложные молекулы и органические соединения образуют липидные мембраны вокруг себя и начать действовать как живые клетки.

Хотя теория представляла последовательные и достоверные концепции, некоторые шаги оказалось трудным выполнить в лабораторных условиях, которые пытались имитировать те, что были на ранней Земле.

Связанный контент: Элементы нуклеиновых кислот

В начале 1950-х годов американский аспирант Стэнли Миллер и его научный руководитель Гарольд Ури решили проверить теорию абиогенеза Опарина-Холдейна, воссоздав среду ранней Земли. Они смешали простые соединения и элементы из теории в воздухе и испускали искры через смесь.

Когда они проанализировали полученные продукты химической реакции, они смогли обнаружить аминокислоты, созданные во время моделирования. Это свидетельство того, что первая часть теории была верной, поддерживало более поздние эксперименты, в которых пытались создать реплицирующиеся молекулы из аминокислот. Эти эксперименты не увенчались успехом.

Последующие исследования показали, что в пребиотической атмосфере ранней Земли, вероятно, было больше кислорода и меньше других ключевых веществ, чем в образце, использованном в эксперименте Миллера-Юри. Это привело к сомнению, верны ли выводы.

С тех пор некоторые эксперименты с использованием скорректированного состава атмосферы также обнаружили органические молекулы, такие как аминокислоты, что подтверждает первоначальные выводы.

Связанное содержание: Естественный отбор: определение, теория Дарвина, примеры и факты

Даже когда установлено, что условия для образования простых органических соединений присутствовали на пребиотическая Земля, путь к живым клеткам был предметом споров. Есть три возможных пути, по которым относительно простые соединения, такие как аминокислоты, могут в конечном итоге стать самоподдерживающейся жизнью:

1. Сначала репликация: Органические молекулы становятся все более и более сложными, пока в них не появятся сегменты ДНК, которые могут воспроизводиться сами. Самовоспроизводящиеся молекулы развивают клеточное поведение и метаболизм.
2. Метаболизм в первую очередь: Органические молекулы развивают способность поддерживать себя, интегрируя и изменяя вещества из своего окружения. Они становятся прото-клетками и развивают способность к репликации.
3. Мир РНК: Органические молекулы становятся сегментами РНК-предшественниками, которые могут производить копии молекул ДНК. У них одновременно развивается метаболизм и клеточное поведение.

Шаги от аминокислоты были серьезной проблемой, и по состоянию на май 2019 года ни один из различных теоретических путей не был успешно смоделирован.

Несомненно, что моделирование атмосферы ранней Земли может производить сравнительно сложные молекулы, которые являются строительными блоками органических молекул, обнаруженных в живых клетках. Однако существует несколько проблем, связанных с переходом от сложных молекул к реальным формам жизни. Это включает:

• Не существует детального теоретического пути перехода от сложных органических молекул к жизненной форме.
• Нет успешных экспериментов, подтверждающих образование молекул более сложных, чем аминокислоты.
• Не существует механизма превращения строительных блоков РНК в пуриновые / пиримидиновые основания полной РНК.
• Нет единого мнения о том, как реплицирующиеся / метаболизирующие молекулы становятся формами жизни.

Если абиогенез не происходит так, как описывает теория, необходимо рассмотреть альтернативные идеи.

Поскольку прогресс в абиогенезе, казалось бы, заблокирован, были предложены альтернативные теории происхождения жизни. Жизнь могла возникнуть аналогично теории абиогенеза, но в геотермальные источники под морем или внутри земной коры, и это могло случиться несколько раз в разных местах. Ни одна из этих теорий не имеет более веских данных, чем классический абиогенез.

В другой теории, которая полностью отказывается от абиогенеза, ученые предположили, что сложные органические соединения или полные формы жизни, такие как вирусы, могли быть доставлены на Землю с помощью метеориты или кометы. Ранняя Земля (примитивная Земля) подвергалась сильной бомбардировке во времена Хадея (примерно 4–4,6 миллиарда лет назад), когда могла зародиться жизнь.

Без дополнительных точных данных единственный вывод - как именно жизнь на Земле возникла до сих пор загадка.