Abiogenes: definition, teori, bevis & exempel

Medan Charles Darwin är Evolutionsteori handlar om hur arter förändras för att anpassa sig till sin miljö, det tar inte upp frågan om hur livet ursprungligen började. Vid ett tillfälle, säkert när planeten fortfarande var varm och smält, fanns det inget liv på jorden, även om vi vet att livet utvecklades senare.

Frågan är, hur härstammar tidiga livsformer på jorden?

Det finns flera teorier om hur de grundläggande byggstenarna i levande organismer kom till. Mekanismen för hur icke-levande materia blev självreplikerande levande organismer och sedan förstår man inte helt komplexa livsformer.

Det har vissa luckor, men abiogenes hanterar intressanta begrepp och börjar med en förklaring.

Abiogenes är den naturliga processen genom vilken levande organismer uppstod från icke-levande organiska molekyler. Enkla element kombinerade för att bilda föreningar; föreningarna blev mer strukturerade och involverade olika ämnen. Så småningom bildades enkla organiska föreningar och länkades för att producera komplexa molekyler som aminosyror.

Aminosyror är byggstenarna i proteinerna som ligger till grund för organiska processer. Aminosyrorna kunde ha kombinerats för att bilda proteinkedjor. Dessa proteiner kunde ha blivit självreplikerande och bildade grunden för enkla livsformer.

En sådan process kunde inte äga rum på jorden idag eftersom de nödvändiga förhållandena inte längre finns. Skapandet av organiska molekyler förutsätter närvaron av en varm buljong som innehåller de ämnen som krävs för att de organiska molekylerna ska visas.

Element och enkla föreningar som väte, kol, fosfater och socker måste alla finnas tillsammans. Ett energikälla såsom ultravioletta strålar eller blixtnedsläpp skulle hjälpa dem att binda. Förhållanden som detta kan ha funnits för 3,5 miljoner år sedan när livet på jorden tros ha börjat. Abiogenes beskriver mekanismerna för hur det kan ha ägt rum.

Relaterat innehåll: Louis Pasteur: Biografi, uppfinningar, experiment och fakta

Både abiogenes och spontan generation föreslår att livet kan härrör från icke-levande materia, men detaljerna i de två är helt olika. Medan abiogenes är en giltig teori som inte har motbevisats, är spontan generation en föråldrad tro som har visat sig vara felaktig.

De två teorierna skiljer sig åt på tre huvudsakliga sätt. Teorin om abiogenes säger att:

1. Abiogenes händer sällan. Det hände minst en gång för cirka 3,5 miljarder år sedan och har förmodligen inte inträffat sedan dess.
2. Abiogenes ger upphov till det mesta primitiva livsformer möjlig. Dessa kan vara lika enkla som replikerande proteinmolekyler.
3. Högre organismer utveckla från dessa primitiva livsformer.

Teorin om spontan generation säger att:

1. Spontan generation händer ofta, även i modern tid. Till exempel, varje gång kött lämnas att ruttna, genererar det flugor.
2. Spontan generation ger upphov till komplexa organismer som flugor, djur och till och med människor.
3. Högre organismer är resultatet av spontan generation, och de utvecklas inte från andra livsformer.

Tidigare trodde forskare på spontan generation, men till och med idag tror inte allmänheten att flugor kommer från ruttet kött eller att möss kommer från skräp. Vissa forskare ifrågasätter också om abiogenes är en giltig teori, men de har inte kunnat föreslå ett bättre alternativ.

Hur livet kan ha sitt ursprung föreslogs först av den ryska forskaren Alexander Oparin 1924 och oberoende igen av den brittiska biologen J.B.S. Haldane 1929. Båda antog att den tidiga jorden hade en miljö rik på ammoniak, koldioxid, väte och kol, byggstenarna i organiska molekyler.

Ultravioletta strålar och blixtar gav energi för kemiska reaktioner som gör att dessa molekyler kan kopplas samman.

En typisk reaktionskedja skulle fortsätta enligt följande:

1. Prebiotisk atmosfär med ammoniak, koldioxid och vattenånga.
2. Blixt producerar enkla organiska föreningar som faller i lösning i grunt vatten.
3. Föreningarna reagerar vidare i a prebiotisk buljongbildande aminosyror.
4. Aminosyrorna kopplas samman med peptidbindningar för att bildas polypeptidkedjeproteiner.
5. Proteinerna kombineras till mer komplexa molekyler som kan replikera och metabolisera enkla ämnen.
6. Komplexa molekyler och organiska föreningar bildas lipidmembran runt sig själva och börja agera som levande celler.

Medan teorin presenterade konsekventa och trovärdiga begrepp visade sig några av stegen svåra att genomföra under laboratorieförhållanden som försökte simulera dem på tidig jord.

Relaterat innehåll: Element av nukleinsyror

I början av 1950-talet bestämde den amerikanska doktoranden Stanley Miller och hans doktorand Harold Urey att testa Oparin-Haldane-abiogenesteorin genom att återskapa en tidig jordmiljö. De blandade de enkla föreningarna och elementen från teorin i luft och släppte ut gnistor genom blandningen.

När de analyserade de resulterande kemiska reaktionsprodukterna kunde de upptäcka aminosyror som skapats under simuleringen. Detta bevis för att den första delen av teorin var korrekt stödde senare experiment som försökte skapa replikerande molekyler från aminosyrorna. Dessa experiment misslyckades.

Senare forskning visade att den prebiotiska atmosfären på tidig jord förmodligen hade mer syre och färre andra viktiga ämnen än provet som användes i Miller-Urey-experimentet. Detta ledde till frågan om slutsatserna fortfarande var giltiga.

Sedan dess har vissa experiment med en korrigerad atmosfärskomposition också hittat organiska molekyler såsom aminosyror, vilket stöder de ursprungliga slutsatserna.

Relaterat innehåll: Natural Selection: Definition, Darwins teori, exempel och fakta

Även när det är fastställt att förutsättningarna för generering av enkla organiska föreningar var närvarande prebiotisk jord, vägen till levande celler har varit i tvist. Det finns tre möjliga sätt att relativt enkla föreningar som aminosyror så småningom kan bli självbärande liv:

1. Replikering först: De organiska molekylerna blir mer och mer komplexa tills de innehåller DNA-segment som kan replikera sig själva. De självreplikerande molekylerna utvecklar cellbeteende och metabolism.
2. Metabolism först: De organiska molekylerna utvecklar förmågan att upprätthålla sig själva genom att integrera och ändra ämnen från sin omgivning. De blir protoceller och utvecklar förmågan att replikera.
3. RNA-världen: De organiska molekylerna blir prekursor-RNA-segment som kan producera DNA-molekylkopior. De utvecklar samtidigt ämnesomsättning och cellliknande beteende.

Stegen från aminosyror på var ett allvarligt problem, och ingen av de olika teoretiska vägarna har från maj 2019 simulerats framgångsrikt.

Det råder ingen tvekan om att en simulering av den tidiga jordatmosfären kan producera jämförelsevis komplexa molekyler som är byggstenarna för de organiska molekylerna som finns i levande celler. Det finns dock flera problem att komma från komplexa molekyler till verkliga livsformer. Dessa inkluderar:

• Det finns ingen detaljerad teoretisk väg att gå från komplexa organiska molekyler till en livsform.
• Det finns inga framgångsrika experiment som stöder bildandet av molekyler som är mer komplexa än aminosyror.
• Det finns ingen mekanism för RNA-byggstenar att utvecklas till purin / pyrimidinbaserna i full RNA.
• Det finns ingen enighet om hur de replikerande / metaboliserande molekylerna blir livsformer.

Om abiogenes inte sker på det sätt som teorin beskriver, alternativa idéer måste övervägas.

Eftersom framstegen med abiogenes tycks blockeras har alternativa teorier för livets ursprung föreslagits. Livet kan ha sitt ursprung på ett sätt som liknar abiogenes teorin men i geotermiska ventiler under havet eller inom jordskorpan, och det kan ha hänt flera gånger på olika platser. Ingen av dessa teorier har mer hård datastöd än klassisk abiogenes.

I en annan teori som helt överger abiogenes har forskare föreslagit att komplexa organiska föreningar eller kompletta livsformer som virus kan ha levererats till jorden av meteoriter eller kometer. Tidig jord (primitiv jord) utsattes för kraftigt bombardemang under Hadean-tiden (cirka 4 till 4,6 miljarder år sedan) när livet kan ha börjat.

Utan mer hårda data är den enda slutsatsen att exakt hur livet på jorden härstammar är fortfarande ett mysterium.