Абиогенеза: дефиниција, теорија, докази и примери

Док је Цхарлес Дарвин-а Теорија еволуције говори о томе како се врсте мењају да би се прилагодиле свом окружењу, не бави се питањем како је живот првобитно започео. У једном тренутку, сигурно док је планета још била врућа и растопљена, на Земљи није било живота, иако знамо да је живот еволуирао касније.

Питање је, како су настали рани облици живота на Земљи?

Постоји неколико теорија о томе како су настали основни градивни елементи живих организама. Механизам како је постала нежива материја самокопирају се живи организми и тада сложени облици живота нису у потпуности схваћени.

Има неких празнина, али абиогенеза бави се занимљивим концептима и започиње с објашњењем.

Абиогенеза је природни процес којим су живи организми настали из неживих органских молекула. Једноставни елементи комбиновани у једињења; једињења су постала структурисанија и укључивала су различите супстанце. На крају су настала и повезана једноставна органска једињења која производе сложене молекуле као што су амино киселине.

Аминокиселине су градивни блокови протеина који чине основу органских процеса. Аминокиселине су могле да се комбинују и формирају протеинске ланце. Ови протеини су могли да се сами размножавају и чине основу за једноставне облике живота.

Такав процес се данас не би могао догодити на Земљи јер потребни услови више не постоје. Стварање органских молекула претпоставља присуство топле чорбе која садржи супстанце потребне за појаву тих органских молекула.

Елементи и једноставна једињења попут водоника, угљеника, фосфата и шећера морају бити присутни заједно. Ан извор енергије као што су ултраљубичасти зраци или пражњење грома помогло би им да се вежу. Овакви услови су можда постојали пре 3,5 милиона година када се сматра да је живот на Земљи започео. Абиогенеза детаљно описује механизме како се то могло догодити.

Сличан садржај: Лоуис Пастеур: Биографија, проналасци, експерименти и чињенице

И абиогенеза и спонтана генерација сугеришу да живот може потичу из неживе материје, али детаљи о двоје су потпуно различити. Иако је абиогенеза ваљана теорија која није оповргнута, спонтано стварање је застарело веровање за које се показало да је нетачно.

Те две теорије разликују се на три главна начина. Теорија абиогенезе каже да:

1. Абиогенеза дешава се ретко. То се догодило најмање једном пре око 3,5 милијарде година и вероватно се од тада није догодило.
2. Абиогенеза даје највише примитивни облици живота могуће. Они могу бити једноставни као репликација молекула протеина.
3. Виши организми еволуирати из ових примитивних облика живота.

Теорија спонтане генерације каже да:

1. Спонтана генерација дешава се често, чак и у модерно доба. На пример, сваки пут када месо остане да трули, оно ствара муве.
2. Спонтана генерација рађа сложени организми као што су муве, животиње, па чак и људи.
3. Виши организми су резултат спонтане генерације и они не еволуирај из других облика живота.

Научници су некада веровали у спонтано стварање, али данас чак ни шира јавност више не верује да муве потичу од поквареног меса, а мишеви од смећа. Неки научници такође се питају да ли је абиогенеза ваљана теорија, али нису успели да предложе бољу алтернативу.

Како је могао настати живот први је предложио руски научник Александар Опарин 1924. године, а независно поново британски биолог Ј.Б.С. Халдејн 1929. Обоје су претпоставили да је рана Земља имала окружење богато амонијаком, угљен-диоксидом, водоником и угљеником, градивним елементима органских молекула.

Ултраљубичасти зраци и муње пружали су енергију за хемијске реакције које би омогућиле повезивање ових молекула.

Типичан ланац реакција одвијао би се на следећи начин:

1. Пребиотичка атмосфера са амонијаком, угљен-диоксидом и воденом паром.
2. Муња производи једноставна органска једињења која падају у раствор у плиткој води.
3. Једињења даље реагују у а пребиотичка чорба, формирајући аминокиселине.
4. Аминокиселине се везују за стварање пептидних веза протеини полипептидног ланца.
5. Протеини се комбинују у сложеније молекуле који могу реплицирати и метаболизовати једноставне супстанце.
6. Формирају се сложени молекули и органска једињења липидне мембране око себе и почну да се понашају као живе ћелије.

Иако је теорија представљала доследне и веродостојне концепте, показало се да је неке кораке тешко извести у лабораторијским условима који су покушали да симулирају оне на раној Земљи.

Сличан садржај: Елементи нуклеинских киселина

Почетком педесетих година прошлог века амерички студент постдипломских студија Станлеи Миллер и његов дипломирани саветник Харолд Уреи одлучили су да тестирају теорију абаргенезе Опарин-Халдане стварањем раног земаљског окружења. Мешали су једноставна једињења и елементе из теорије у ваздух и кроз смешу испуштали искре.

Када су анализирали настале производе хемијске реакције, могли су да открију аминокиселине створене током симулације. Овај доказ да је први део теорије био тачан подржао је касније експерименте који су покушали да створе реплицирајуће молекуле од аминокиселина. Ови експерименти су били неуспешни.

Накнадна истраживања открила су да је пребиотичка атмосфера ране Земље вероватно имала више кисеоника и мање других кључних супстанци од узорка коришћеног у експерименту Миллер-Уреи. То је довело до питања да ли су закључци и даље валидни.

Од тада су неки експерименти који користе кориговани састав атмосфере такође пронашли органске молекуле попут аминокиселина, подржавајући тако оригиналне закључке.

Сличан садржај: Природни одабир: дефиниција, Дарвинова теорија, примери и чињенице

Чак и када се утврди да су били присутни услови за стварање једноставних органских једињења пребиотик Земља, пут до живих ћелија је споран. Постоје три могућа начина на који релативно једноставна једињења попут аминокиселина могу на крају постати самоодржив живот:

1. Прво репликација: Органски молекули постају све сложенији док не укључују сегменте ДНК који се могу реплицирати. Молекули који се реплицирају развијају понашање ћелија и метаболизам.
2. Прво метаболизам: Органски молекули развијају способност одржавања интегришући и мењајући супстанце из свог окружења. Они постају прото-ћелије и развијају способност репликације.
3. РНК свет: Органски молекули постају прекурсорски сегменти РНК који могу створити копије молекула ДНК. Они истовремено развијају метаболизам и понашање налик ћелијама.

Кораци од амино киселине били озбиљан проблем, а ниједан од различитих теоријских путева од маја 2019. није успешно симулиран.

Нема сумње да је а симулација ране Земљине атмосфере могу да произведу релативно сложене молекуле који су градивни елементи органских молекула који се налазе у живим ћелијама. Постоји, међутим, неколико проблема како доћи од сложених молекула до стварних облика живота. Ови укључују:

• Не постоји детаљан теоријски пут који би прешао од сложених органских молекула до облика живота.
• Не постоје успешни експерименти који подржавају стварање молекула сложенијих од аминокиселина.
• Не постоји механизам за развијање блокова РНК у пуринске / пиримидинске базе пуне РНК.
• Не постоји консензус о томе како молекули који се реплицирају / метаболизирају постају облици живота.

Ако се абиогенеза не одвија онако како теорија описује, морају се размотрити алтернативне идеје.

Како је напредак у абиогенези наизглед блокиран, предложене су алтернативне теорије о пореклу живота. Живот је могао настати на начин сличан теорији абиогенезе, али у геотермални отвори под морем или унутар Земљина кора, а могло се догодити неколико пута на различитим местима. Ниједна од ових теорија нема теже подршке за податке од класичне абиогенезе.

У другој теорији која у потпуности напушта абиогенезу, научници су предложили да су сложена органска једињења или цели облици живота, попут вируса, можда на Земљу испоручени метеорити или комете. Рана Земља (примитивна Земља) била је изложена јаком бомбардовању током хадејског времена (пре око 4 до 4,6 милијарди година) када је живот можда и почео.

Без тврђих података, једини закључак је да управо тако живот на Земљи настао је још увек мистерија.