Abiogenesio pagrindinės teorijos



The abiogenesis Jame kalbama apie procesų ir žingsnių, kurie atsirado dėl pirmųjų gyvybės formų žemėje, seriją, pradedant nuo inertinių monomerų blokų, kurie laikui bėgant sugebėjo padidinti jų sudėtingumą. Atsižvelgiant į šią teoriją, gyvenimas kilo iš negyvų molekulių, atitinkamomis sąlygomis.

Tikėtina, kad po to, kai abiogenesis sukurs paprastas gyvenimo sistemas, biologinė evoliucija veiks, kad sukurtų visas sudėtingas gyvenimo formas, kurios egzistuoja šiandien..

Kai kurie mokslininkai mano, kad turi įvykti Abiogenesis procesai bent kartą per žemės istorijos sukelti hipotetinis organizmo LUCA arba paskutinės universalios protėvio (akronimas, paskutinis visuotinis bendras protėvis), maždaug prieš 4 milijardus metų.

Manoma, kad LUCA turi genetinį kodą, remiantis DNR molekulės, su jos keturios bazės suskirstytos į trynukams koduojančių 20 tipų amino rūgščių, kurios sudaro baltymus. Mokslininkai bando suprasti gyvenimo kilmę Abiogenesis studijų procesus, dėl kurių LUCA.

Atsakymas į šį klausimą buvo plačiai apklaustas ir dažnai aptinkamas paslapties ir netikrumo rūko. Dėl šios priežasties šimtai biologų pasiūlė keletą teorijų, kuriose nuo pradinės sriubos atsiradimo atsiranda paaiškinimai, susiję su ksenobiologija ir astrobiologija.

Indeksas

  • 1 Ką sudaro??
  • 2 Gyvybės kilmė: teorijos
    • 2.1 Spontaninės kartos teorija
    • 2.2 Spontaniškos kartos atmetimas
    • 2.3 Pasteuro indėlis
    • 2.4 Panspermija    
    • 2.5 Chemosintezės teorija
    • 2.6 Miller ir Urey eksperimentas
    • 2.7 Polimerų susidarymas
    • 2.8 „Miller“ ir „Pasteur“ rezultatų suderinimas
    • 2.9 RNR pasaulis
  • 3 Dabartinės gyvenimo kilmės sampratos
  • 4 Terminai biogenezė ir abiogenesis
  • 5 Nuorodos

Ką ji sudaro??

Abiogenezės teorija pagrįsta cheminiu procesu, kurio metu iš negyvų pirmtakų atsirado paprastesnės gyvybės formos.

Daroma prielaida, kad abiogenezės procesas vyko nepertraukiamai, priešingai nei staiga atsiradusio žvilgsnio regėjimui. Taigi ši teorija daro prielaidą, kad egzistuoja tęstinumas tarp negyvų medžiagų ir pirmųjų gyvų sistemų.

Taip pat siūlomi įvairūs scenarijai, kai gyvenimo pradžia gali prasidėti nuo neorganinių molekulių. Paprastai ši aplinka yra ypatinga ir skiriasi nuo dabartinių žemės sąlygų.

Šios tariamos prebiotinės ligos dažnai kartojamos laboratorijoje, siekiant bandyti sukurti organines molekules, tokias kaip garsus Miller ir Urey eksperimentas.

Gyvybės kilmė: teorijos

Nuo Aristotelio laikų gyvenimo kilmė buvo viena iš labiausiai prieštaringų mokslininkų ir filosofų temų. Pasak šio svarbaus mąstytojo, spontaniško gamtos veiksmo dėka skilimo medžiaga gali būti transformuota į gyvūnus.

Aristotelio mąstymo šviesoje abiogenesis gali būti apibendrintas jo garsiojoje frazėje omne vivum ex vivo, tai reiškia „visas gyvenimas ateina iš gyvenimo“.

Toliau gana daug modelių, teorijų ir spekuliacijų bandė išsiaiškinti sąlygas ir procesus, dėl kurių kilo gyvybė.

Toliau aprašysime pačias svarbiausias istorinės ir mokslinės pusės teorijas, kuriomis siekiama paaiškinti pirmųjų gyvų sistemų kilmę:

Spontaninės kartos teorija

XVII a. Pradžioje buvo teigiama, kad gyvybės formos gali atsirasti iš negyvų elementų. Spontaniškos kartos teoriją plačiai pripažino to laiko mąstytojai, kaip ir Katalikų Bažnyčios parama. Taigi gyvos būtybės gali sudygti tiek savo tėvus, tiek negyvąsias medžiagas.

Tarp labiausiai žinomų pavyzdžių, kuriais remiamasi šia teorija, yra kirminų ir kitų vabzdžių atsiradimas suskilusiame kūne, varlės, atsiradusios iš purvo ir pelių, atsiradusių iš purvinų drabužių ir prakaito..

Iš tiesų buvo receptų, kurie pažadėjo gyvų gyvūnų kūrimą. Pavyzdžiui, norint sukurti peles iš negyvų medžiagų, tamsoje aplinkoje turėjome sujungti kviečių grūdus su nešvariais drabužiais, o dienomis prasidėjo gyvi graužikai.

Šio mišinio gynėjai teigė, kad žmogaus prakaitas drabužiuose ir kviečių fermentacija buvo veiksniai, nukreipti į gyvenimo formavimą..

Spontaniškos kartos atmetimas

XVII amžiuje spontaniškos kartos teorijos pareiškimuose pastebėta trūkumų ir spragų. Tik 1668 m. Italų fizikas Francesco Redi sukūrė tinkamą eksperimentinį projektą, kad jį būtų galima atmesti.

Savo kontroliuojamuose eksperimentuose „Redi“ į sterilius indus įdėjo smulkiai supjaustytus mėsos gabalus, supakuotus į musliną. Šie stiklainiai buvo tinkamai padengti marle, todėl niekas negalėjo susilieti su mėsa. Be to, eksperimentas buvo pasakytas su kita butelių serija, kuri nebuvo taikoma.

Praėjus dienoms, kirminai buvo stebimi tik tuose stiklainiuose, kurie buvo atrasti, nes mėsos galėjo laisvai patekti į kiaušinius ir juos deponuoti. Dengtų stiklainių atveju kiaušiniai buvo dedami tiesiai ant marlės.

Panašiai tyrėjas Lazzaro Spallanzani sukūrė keletą eksperimentų, kad būtų atmestos spontaniškos kartos patalpos. Dėl to jis parengė eilę sultinių, kuriuos jis pateikė ilgam virimui, kad sunaikintų visus ten gyvenančius mikroorganizmus.

Tačiau spontaniškos kartos šalininkai teigė, kad šilumos kiekis, į kurį buvo patekę sultiniai, buvo per didelis ir sunaikino „gyvybinę jėgą“..

Pasteuro įnašai

Vėliau, 1864 m., Prancūzų biologas ir chemikas Louis Pasteur nusprendė nutraukti spontaniškos kartos postulatus.

Siekiant šio tikslo, Pasteur pagamino stiklo indus, vadinamus „gulbių kaklais“, nes jie buvo ilgi ir išlenkti ant galų, taip užkertant kelią bet kokio mikroorganizmo patekimui..

Šiuose konteineriuose „Pasteur“ virtė sultinių, kurie liko sterilūs, seriją. Kai vienos iš jų kaklas sudužo, jis užterštas ir mikroorganizmai per trumpą laiką daugėjo.

Pasteur pateikiami įrodymai buvo neginčijami, nes jiems pavyko panaikinti daugiau nei 2500 metų trunkančią teoriją..

Panspermija    

1900-ųjų pradžioje Švedijos chemikas Svante Arrhenius parašė knygą „Pasaulių kūrimas„Jame jis teigė, kad gyvenimas atėjo iš erdvės per sporas, atsparias ekstremalioms sąlygoms.

Logiškai sakant, panspermijos teorija buvo apsupta daug prieštaravimų, be to, ji iš tikrųjų nepateikė paaiškinimo apie gyvenimo kilmę..

Chemosintezės teorija

Nagrinėjant Pasteur eksperimentus, vienas iš netiesioginių rezultatų savo įrodymus yra tai, kad mikroorganizmai tik sukurti iš kitų, tai yra, gyvenimas gali ateiti tik iš gyvenimo. Šis reiškinys buvo pavadintas "Biogenesis".

Po šios perspektyvos atsiras cheminės evoliucijos teorijos, kurias vedė Rusijos Aleksandras Oparinas ir anglis Johnas D. S. Haldanas.

Ši vizija, dar vadinama Oparin-Haldane chemosintetine teorija, siūlo, kad prebiotikoje aplinkoje žemė turėjo deguonies neturinčią atmosferą ir didelį vandens garų, metano, amoniako, anglies dioksido ir vandenilio kiekį, todėl buvo labai sumažėjusi. 

Šioje aplinkoje buvo skirtingų jėgų, tokių kaip elektros išleidimas, saulės spinduliavimas ir radioaktyvumas. Šios jėgos veikė neorganinius junginius, skatindamos didesnes molekules, sukurdamos organines molekules, žinomas kaip prebiotiniai junginiai.

„Miller“ ir „Urey“ eksperimentas

1950-ųjų viduryje mokslininkai Stanley L. Miller ir Harold C. Urey sugebėjo sukurti išradingą sistemą, kuri imitavo tariamas žemėje esančios atmosferos sąlygas po Oparin-Haldane teorijos.

Stanley ir Urey įrodė, kad šiomis „primityviomis“ sąlygomis paprastieji neorganiniai junginiai gali kilti iš sudėtingų organinių molekulių, būtinų gyvybei, pavyzdžiui, amino rūgštys, riebalų rūgštys, karbamidas..

Polimerų susidarymas

Nors anksčiau minėti eksperimentai pasiūlė įtikinamos režimą, pagal kurį biomolekulių kaip dalis gyvenimo sistemų kilęs nerodo jokios polimerizacijos proceso paaiškinimą ir padidinti sudėtingumo.

Yra keli modeliai, bandantys išsiaiškinti šį klausimą. Pirmasis susijęs su kietais mineraliniais paviršiais, kur padidintas paviršiaus plotas ir silikatai gali veikti kaip anglies molekulių katalizatoriai.

Vandenyno gelmėse hidroterminės angos yra tinkamas katalizatorių, pvz., Geležies ir nikelio, šaltinis. Remiantis eksperimentais laboratorijose, šie metalai dalyvauja polimerizacijos reakcijose.

Galiausiai, vandenyno tranšėjos yra karšto tvenkiniai, kurie garavimo procesai gali būti palanki iš monomerų koncentracija, todėl daugiau sudėtingų molekulių susidarymą. Šiuo atveju iš "pirmykštės sriubos" hipotezė remiasi.

„Miller“ ir „Pasteur“ rezultatų suderinimas

Vadovaudamiesi ankstesniuose skyriuose aptartos idėjos tvarka, Pasteur'o eksperimentai parodė, kad gyvenimas nėra kilęs iš inertinių medžiagų, o Millerio ir Urey'o įrodymai rodo, kad jei tai atsitinka, bet molekuliniu lygiu.

Kad būtų galima suderinti abu rezultatus, reikia nepamiršti, kad žemės atmosferos sudėtis šiandien visiškai skiriasi nuo prebiotinės atmosferos.

Dabartinėje atmosferoje esantis deguonis veiktų kaip formuojančių molekulių „naikintuvas“. Taip pat būtina atsižvelgti į tai, kad energijos šaltiniai, kurie tariamai skatino organinių molekulių susidarymą, nebeturi prebiotinės aplinkos dažnio ir intensyvumo..

Visi Žemėje esantys gyvenimo būdai susideda iš didelių struktūrinių blokų ir biomolekulių, vadinamųjų baltymų, nukleino rūgščių ir lipidų. Su jais galite sukurti dabartinio gyvenimo pagrindą: ląsteles.

Ląstelėje gyvenimas išlieka, ir šiuo principu Pasteuras pats tvirtina, kad kiekviena gyva būtybė turi būti kilusi iš kito jau egzistuojančios būtybės..

RNR pasaulis

Autokatalizės vaidmuo abiogenezės metu yra labai svarbus, todėl viena iš labiausiai žinomų hipotezių apie gyvenimo kilmę yra RNR pasaulio pasaulis, kuris postuluoja pradžią nuo paprastų grandinių molekulių, turinčių savitą replikaciją..

Ši RNR sąvoka leidžia manyti, kad pirmieji biokatalizatoriai nebuvo baltyminės molekulės, bet RNR molekulės - ar panašus polimeras - su galimybe atlikti katalizę..

Ši prielaida grindžiama RNR savybe sintetinti trumpus fragmentus, naudojant grūdinimą, kuris nukreipia procesą, be to, skatina peptidų, esterių ir glikozidinių jungčių susidarymą.

Pagal šią teoriją, protėvių RNR buvo susieta su kai kuriais kofaktoriais, tokiais kaip metalai, pirimidinai ir aminorūgštys. Iš anksto ir didėjant metabolizmo sudėtingumui atsiranda gebėjimas susintetinti polipeptidus.

Evoliucijos metu RNR buvo pakeista chemiškai stabiliomis molekulėmis: DNR.

Dabartinės gyvenimo kilmės sampratos

Šiuo metu įtariama, kad gyvenimas atsirado dėl ekstremalių scenarijų: vandenyno zonos netoli vulkaninių kaminų, kur temperatūra gali siekti 250 ° C, o atmosferos slėgis viršija 300 atmosferų.

Šis įtarimas kyla dėl šių priešiškų regionų rastų gyvenimo formų įvairovės ir šis principas yra žinomas kaip „karšto pasaulio teorija“..

Šią aplinką kolonizavo archaebakterijos, organizmai, galintys augti, vystytis ir atgaminti ekstremaliose aplinkose, tikriausiai labai panašūs į prebiotines sąlygas (įskaitant mažą deguonies koncentraciją ir didelį CO kiekį).2).

Šių aplinkos šiluminis stabilumas, apsauga nuo staigių pokyčių ir pastovus dujų srautas yra keletas teigiamų požymių, dėl kurių jūros dugnas ir vulkaniniai dūmtraukiai yra tinkama aplinka gyvybės kilmei.

Terminai biogenezė ir abiogenesis

1974 m. Žinomas mokslininkas Carl Sagan paskelbė straipsnį, kuriame paaiškinama, kaip vartojami terminai biogenezė ir abiogenesis. Pasak Sagano, abu terminai buvo piktnaudžiauja straipsniuose, susijusiuose su pirmųjų gyvų formų kilmės paaiškinimais.

Tarp šių klaidų yra vartoti terminą „biogenezė“ kaip savo antonimą. Tai reiškia, kad biogenezė apibūdinama gyvybės kilme iš kitų gyvų formų, o abiogenesis - gyvybės kilmę iš ne gyvos medžiagos.

Šia prasme šiuolaikinis biocheminis kelias laikomas biogeniniu, o prebiologinis metabolinis kelias yra abiogeninis. Todėl būtina atkreipti ypatingą dėmesį į abiejų terminų naudojimą.

Nuorodos

  1. Bergman, J. (2000). Kodėl abiogenesis yra neįmanomas. Ketvirtinė mokslinių tyrimų draugija, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Gyvenimo kilmė: tai, ką mes žinome, ką mes žinome ir ką mes niekada nežinome. Atviroji biologija, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Gyvenimas: biologijos mokslas. Red. Panamericana Medical.
  4. Saganas, C. (1974). Terminai „biogenezė“ ir „abiogenesis“. Biosferų gyvenimo ir evoliucijos kilmė, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Ksenobiologija: nauja gyvenimo forma, kaip galutinė biologinio saugumo priemonė. Bioessays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogenesis kaip teorinis iššūkis: kai kurie atspindžiai. Jourteorijos biologijos, 402, 18-20.