HIDROTERMISKĀ HIPOTĒZE: KAS TAS IR, FONS UN KRITIKA - BIOLOĢIJA - 2025

Par Hidrotermālas hipotēzes mērķi izskaidrot, primitīvos apstākļos, kādos pirmie dzīvības formas cēlušies no planētas Zeme, piedāvājot kā galveno iestatījumu karstu atsperes, kas atrodas okeāna dzīlēs.

Tika novietotas vairākas termiskā ūdens avoti ar temperatūru, kas sasniedz 350 ° C, kur apdzīvo virkni šiem apstākļiem raksturīgas faunas, piemēram, gliemenes, tārpus, vēžveidīgos, poriforus un dažus adatādaiņus (jūras zvaigzni un viņu radiniekus).

Šie pierādījumi liecina, ka dziļā okeāna vidē, iespējams, bija piemērota dzīvības izcelsme, un agrākās dzīvības formas bija ķemoautotrofie mikroorganismi.

Turklāt verdošā ūdenī dzīvo virkne ķīmiski sintētisku baktēriju, kas savu enerģiju iegūst no sēra vielām, kuras ir pārmērīgi daudz šāda veida vidē.

Ķemosintētiskajām baktērijām ir ražotāju funkcijas ekosistēmās, kas ir barības ķēdes pamats, līdzīgi kā augu loma tipiskajās ekosistēmās.

Idejas, kas saistītas ar hidrotermisko hipotēzi, sāka parādīties 1977. gada sākumā, kad pētnieks Corliss veica tiešus novērojumus hidrotermālās sistēmās, kas atrodas Galapagu salās.

Pamatinformācija un alternatīvās teorijas

Vairākas desmitgades pētnieki ir ierosinājuši desmitiem teoriju, kuru mērķis ir izskaidrot dzīvības izcelsmi un labvēlīgo vidi, kurā tai vajadzēja attīstīties. Kā dzīve radusies, ir bijis viens no vecākajiem un diskutablākajiem zinātniskajiem jautājumiem.

Daži autori atbalsta metabolisma primāro izcelsmi, savukārt pretinieki atbalsta ģenētisko izcelsmi.

Panspermija

1900. gadu vidū slavenais zinātnieks Arrhenius ierosināja panspermijas teoriju vai kosmoloģisko teoriju. Šī ideja rada dzīvības izcelsmi, pateicoties telpisko mikroorganismu ienākšanai no planētas, kur agrāk pastāvēja dzīvība.

Loģiski, ka kosmoloģiskā teorija nesniedz idejas, kas atrisinātu problēmu, jo tā nepaskaidro, kā ārpuszemes dzīve radusies uz minētās hipotētiskās planētas.

Turklāt nav maz ticams, ka mikroskopiskās vienības, kas kolonizēja prebiotisko vidi, ir izdzīvojušas kosmosa apstākļus, līdz sasniedza planētu Zeme.

Abiotiski modeļi

Abiotiskie modeļi liek domāt, ka dzīvības cēlonis ir atšķirīgs no "mikrostruktūrām" kā pārejas formām starp organiskām molekulām un agrīnām dzīvības formām. Starp galvenajiem šīs teorijas aizstāvjiem ir Oparins, Sidneja W. Fox un Alfonso F. Herrera.

Saskaņā ar Oparīna un Haldāna teikto, koacerāti ir dzīves priekšteči, ko ierobežo plazmas membrāna, kas ļauj mijiedarboties ar viņu vidi. Pēc autoru domām, tie cēlušies pirms molekulām, kas pārraida ģenētisko informāciju: DNS vai RNS.

No savas puses Stenlijam Milleram un Haroldam Ūrejam izdevās izveidot ģeniālu sistēmu, kas atdarināja "primitīvo dzīves atmosfēru". Hipotētiskajā atmosfērā esošie komponenti, kas ļoti atšķiras no pašreizējiem, spēja sintezēt dzīvībai nepieciešamās organiskās molekulas (piemēram, aminoskābes), kad tai tika uzlikts siltums un spriegums.

Lapsa spēja iegūt mikrosfēras, kuru izmērs bija līdzīgs baktērijām, pakļaujot aminoskābes siltuma avotam.

Tādā pašā veidā citi pētnieki ir sasnieguši organisko molekulu sintēzi, izmantojot neorganiskas molekulas kā izejvielu, tādējādi izskaidrojot dzīvības izcelsmi no abiotiskas vides.

RNS pasaule

Cita dzīves izcelsmes pozīcija postulē kā galveno notikumu molekulu parādīšanos, kas satur ģenētisko informāciju. Dažādi autori aizstāv dzīvības izcelsmi no RNS un apgalvo, ka šī molekula vienlaikus kalpoja kā veidne un katalizators.

Vislielākais pierādījums ir ribosomu, RNS molekulu, kas spēj katalizēt reakcijas, esamība un tajā pašā laikā informācijas uzkrāšana to nukleotīdu secībā.

No kā tas sastāv?

Hidrotermālā hipotēze ierosina šo ekstremālo ūdens vidi kā piemērotu vietu organisko savienojumu sintēzei, kas noveda pie dzīvo organismu rašanās uz Zemes.

Šīs teorijas autori balstās uz Arhejas fosilijām, modernām zemūdens hidrotermiskām ventilācijas sistēmām un teorētiskiem un eksperimentāliem novērojumiem.

Hidrotermiskajām sistēmām raksturīgas lielas enerģijas plūsmas, vide, kas ļoti reducējas, un bagātīgi minerālu māli, kas ir ideālas virsmas katalītiskām reakcijām. Turklāt tajā ir augsta CH ₄ , NH ₃ , H ₂ un dažādu metālu koncentrācija.

Hipotēze sastāv no secīgai konversijas CH ₄ , NH ₃ , H ₂ spēkā aminoskābēm, šiem uz olbaltumvielu un pēc tam vēl komplicētākās polimēriem, kamēr tiek sasniegta strukturētu vielmaiņu un dzīviem organismiem.

Pārbaudot fosilijas Prekambrijas iežos, zemūdens hidrotermālajos agregātos ir atrastas šūnām līdzīgas struktūras, kas pirms apmēram 3,5 līdz 3,8 miljardiem gadu ir izveidojušās.

Pretstatā iepriekšējām hipotēzēm hidrotermālā hipotēze kā primārā buljona modeli ierosina siltumu kā enerģijas avotu, nevis UV starus un elektriskās izlādes. Turklāt šis modelis ierosina vides gradientu esamību temperatūras, pH un ķīmiskās koncentrācijas izteiksmē.

Teorijas kritika

Kaut arī hidrotermiskajai hipotēzei ir vairāki pamatoti argumenti, tā nav vispārpieņemta. Viena no kritikām par dzīvības izcelsmi karstajā avotā ir pretrunīgums un informācijas trūkums par Prebiotiku laikmeta ģeoloģiskajiem modeļiem.

Tāpat dzīvības attīstībai nepieciešamās molekulas, piemēram, nukleīnskābes, olbaltumvielas un membrānas, tiks pakļautas tūlītējai iznīcināšanai hidrotermiskās vides augstās temperatūras dēļ.

Tomēr ir arī iespējams, ka pirmās dzīvības formas bija termostabilas, līdzīgi kā termofīlie organismi, kas mūsdienās dzīvo ārkārtējā vidē.

No otras puses, rodas vēl viena problēma, kas saistīta ar sastāvdaļu koncentrāciju. Maz ticams, ka dzīve varēja izvērsties prebiotisko okeānu plašumos, kur biomolekulas būtu ļoti atšķaidītas un izkliedētas.

Lai vide būtu piemērota dzīvības izcelsmei, tai jāveicina mijiedarbība starp molekulām, lai tās veidotu sarežģītākas entītijas; neatšķaidiet tos, kā tas notiktu dziļajā okeānā.

Hidrotermālās teorijas piekritēji liek domāt, ka dzīvība varēja rasties noteiktos apgabalos, kas neļāva atšķaidīties jaunizveidotajām molekulām, piemēram, krāteriem.

Atsauces

1. Chatterjee, S. (2016). Simbiotisks skats uz dzīvības izcelsmi hidrotermiskās ietekmes krāterī - ezeros. Fizikālā ķīmija Ķīmiskā fizika, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA, & Hoffman, SE (1981). Hipotēze par attiecībām starp zemūdens karstajiem avotiem un dzīves uz zemes izcelsmi. Īpašais izdevums Oceanologica Acta.
3. Holms, NG (1992). Kāpēc hidrotermālās sistēmas tiek ierosinātas kā ticamas vides dzīvības izcelsmei? Jūras hidrotermiskās sistēmās un dzīvības izcelsmē (5. – 14. Lpp.). Springers, Dordrehts.
4. Jheeta, S. (2017). Dzīves rašanās ainava. Dzīve, 7 (2), 27.
5. Lanjērs, KA, un Viljamss, LD (2017). Dzīves izcelsme: modeļi un dati. Journal of Molecular Evolution, 84 (2), 85–92.