ABIOTISKĀS SINTĒZES TEORIJA: GALVENĀS ĪPAŠĪBAS - BIOLOĢIJA - 2025

Abiotisko Synthesis Theory ir postulāts kas ierosina, ka dzīvību cēlies no nedzīvie savienojumu (abiotiskais = nedzīvajiem). Tas liek domāt, ka dzīve pakāpeniski radās organisko molekulu sintēzes rezultātā. Starp šīm organiskajām molekulām izceļas aminoskābes, kas ir sarežģītāku struktūru priekšteči, kas rada dzīvās šūnas.

Pētnieki, kas ierosināja šo teoriju, bija krievu zinātnieks Aleksandrs Oparins un britu bioķīmiķis Džons Haldāns. Katrs no šiem zinātniekiem, izmeklējot patstāvīgi, nonāca pie vienas hipotēzes: ka dzīvības uz Zemes izcelsme ir radusies no organiskiem un minerāliem savienojumiem (nedzīvas vielas), kas iepriekš pastāvēja primitīvā atmosfērā.

Džons Haldāns, viens no Abiotiskās sintēzes teorijas veicinātājiem

No kā tas sastāv?

Abiotiskās sintēzes teorija nosaka, ka dzīvības uz Zemes cēlonis bija neorganisko un organisko savienojumu sajaukums, kas tajā laikā bija atmosfērā un kas bija piepildīts ar ūdeņradi, metānu, ūdens tvaikiem, oglekļa dioksīds un amonjaks.

Oparīna un Haldāna teorija

Oparīns un Haldāns domāja, ka agrīnajai Zemei ir reducējoša atmosfēra; tas ir, atmosfērā ar nelielu skābekļa daudzumu, kurā esošās molekulas mēdz ziedot savus elektronus.

Pēc tam atmosfēra pakāpeniski mainīsies, radot vienkāršas molekulas, piemēram, molekulāro ūdeņradi (H2), metānu (CH4), oglekļa dioksīdu (CO2), amonjaku (NH3) un ūdens tvaikus (H2O). Šajos apstākļos viņi ieteica:

- Vienkāršās molekulas varēja reaģēt, izmantojot saules staru enerģiju, vētru elektriskās izlādes, Zemes kodola siltumu, starp citiem enerģijas veidiem, kas galu galā ietekmēja fizikāli ķīmiskās reakcijas.

- Tas veicināja koacervātu veidošanos (molekulu sistēmas, no kurām dzīvība radusies, saskaņā ar Oparīnu), kas peldēja okeānos.

- Šajā "primitīvajā buljonā" apstākļi būtu piemēroti, lai turpmākajās reakcijās varētu apvienot celtniecības blokus.

- No šīm reakcijām tika izveidotas lielākas un sarežģītākas molekulas (polimēri), piemēram, olbaltumvielas un nukleīnskābes, kuras, iespējams, veicināja ūdens klātbūtne baseinos pie okeāna.

- Šie polimēri varēja būt salikti vienībās vai konstrukcijās, kuras var uzturēt un atkārtot. Oparīns domāja, ka tās varētu būt olbaltumvielu "kolonijas", kas sagrupētas kopā, lai veiktu metabolismu, un Haldane ierosināja, ka makromolekulas tiek slēgtas membrānās, veidojot šūnām līdzīgas struktūras.

Apsvērumi par teoriju

Informācija par šo modeli, iespējams, nav gluži pareiza. Piemēram, ģeologi tagad uzskata, ka agrīnā atmosfēra nebija sarukusi, un nav skaidrs, vai okeāna malā esošie dīķi ir dzīves vieta, kur iespējams.

Tomēr pamatideja "pakāpeniska un spontāna vienkāršu molekulu grupu veidošanās, pēc tam sarežģītāku struktūru veidošana un, visbeidzot, spējas pašreplicēties iegūšana" joprojām ir hipotēžu pamatā par to izcelsmi. faktiskā dzīve.

Eksperimenti, kas atbalsta abiotiskās sintēzes teoriju

Millers un Urijs eksperimentē

1953. gadā Stenlijs Millers un Harolds Ūrejs veica eksperimentu, lai pārbaudītu Oparina un Haldanas idejas. Viņi atklāja, ka organiskās molekulas var tikt ražotas spontāni reducējošos apstākļos, kas ir līdzīgi agrās Zemes apstākļiem, kas aprakstīti iepriekš.

Millers un Urijs uzcēla slēgtu sistēmu, kurā ietilpa karsēja ūdens daudzums un gāzu maisījums, kas tika uzskatīts par bagātīgu Zemes agrīnajā atmosfērā: metāns (CH4), oglekļa dioksīds (CO2) un amonjaks (NH3).

Lai imitētu zibens skrūves, kas varēja nodrošināt enerģiju, kas nepieciešama ķīmiskajām reakcijām, kuru rezultātā notika sarežģītāki polimēri, Millers un Urijs eksperimentālajā sistēmā nosūtīja elektrisko izlādi.

Millers un Urijs eksperimentē

Pēc nedēļas ilga eksperimenta veikšanas Millers un Ūrejs atklāja, ka ir izveidojušies dažāda veida aminoskābes, cukuri, lipīdi un citas organiskas molekulas.

Trūka lielu, sarežģītu molekulu - piemēram, DNS un olbaltumvielu. Tomēr Millera-Ureja eksperiments parādīja, ka vismaz daži no šo molekulu celtniecības blokiem varētu spontāni veidoties no vienkāršiem savienojumiem.

Huana Oró eksperiments

Turpinot dzīvības pirmsākumu meklēšanu, spāņu zinātnieks Huans Orū izmantoja savas bioķīmiskās zināšanas, lai laboratorijas apstākļos panāktu citu dzīvībai svarīgu organisko molekulu sintēzi.

Orjē atkārtoja Millera un Ureja eksperimenta apstākļus, kas lielos daudzumos rada cianīda atvasinājumus.

Izmantojot šo produktu (ciānūdeņražskābi), kā arī amonjaku un ūdeni, šis pētnieks spēja sintezēt adenīna molekulas, vienu no četrām DNS slāpekļa bāzēm un vienu no ATP komponentiem, fundamentālu molekulu, lai nodrošinātu enerģiju lielākajai daļai dzīvo būtņu. .

Kad šis atradums tika publicēts 1963. gadā, tam bija ne tikai zinātniska, bet arī populāra ietekme, jo tas parādīja nukleotīdu spontāna parādīšanās iespēju uz agrīnās Zemes bez jebkādas ārējas ietekmes.

Viņam izdevās arī sintezēt, laboratorijā atjaunojot vidi, kas līdzīga tai, kas pastāvēja uz primitīvas Zemes, citiem organiskiem savienojumiem, galvenokārt lipīdiem, kas ir daļu no šūnu membrānām, dažiem proteīniem un aktīviem fermentiem, kas ir svarīgi metabolismā.

Sidnejas Foksas eksperiments

1972. gadā Sidnejs Fokss un viņa līdzstrādnieki veica eksperimentu, kas ļāva viņiem radīt struktūras ar membrānas un osmotiskajām īpašībām; tas ir, līdzīgi dzīvām šūnām, kuras viņi sauca par proteinoīdu mikrosfulām.

Izmantojot sausu aminoskābju maisījumu, tās uzsildīja līdz mērenai temperatūrai; tādējādi viņi panāca polimēru veidošanos. Šie polimēri, izšķīdināti fizioloģiskajā šķīdumā, veidoja sīkus pilienus baktēriju šūnā, kas spēj veikt noteiktas ķīmiskas reakcijas.

Šīm mikrosfērām bija caurlaidīga dubultā aploksne, līdzīga pašreizējām šūnu membrānām, kas ļāva tām hidratēties un dehidrēties atkarībā no izmaiņām vidē, kurā viņi atradās.

Visi šie novērojumi, kas iegūti, pētot mikrosfēras, parādīja priekšstatu par procesu veidiem, kuru dēļ varēja rasties pirmās šūnas.

Alfonso Herrera eksperiments

Citi pētnieki veica savus eksperimentus, lai mēģinātu atkārtot molekulārās struktūras, kas radīja pirmās šūnas. Meksikas zinātniekam Alfonso Herrerai izdevās mākslīgi radīt struktūras, kuras viņš sauca par sulfobios un colpoids.

Herrera izmantoja tādu vielu maisījumus kā amonija sulfocianīds, amonija tiosanāts un formaldehīds, ar kuru palīdzību viņš varēja sintezēt mazas struktūras ar lielu molekulmasu. Šīs ar sēru bagātīgās struktūras tika organizētas līdzīgi dzīvām šūnām, tāpēc viņš tās sauca par sulfobijām.

Līdzīgi viņš samaisīja olīveļļu un benzīnu ar nelielu daudzumu nātrija hidroksīda, lai iegūtu cita veida mikrostruktūras, kuras tika organizētas līdzīgi vienšūņiem; viņš nosauca šīs mikrosfēras par kolpoīdiem.

Atsauces

1. Carranza, G. (2007). Bioloģija I. Redakcijas slieksnis, Meksika.
2. Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Bioloģija 1 (1. red.). Redakcijas Progreso.
3. Fokss, SW (1957). Spontānas paaudzes ķīmiskā problēma. Journal of Chemical Education, 34 (10), 472. – 479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958). Termiskā aminoskābju kopolimerizācija uz produktu, kas atgādina olbaltumvielas. Zinātne, 128., 1214. lpp.
5. Gama, A. (2004). Bioloģija: bioģenēze un mikroorganismi (2. red.). Pīrsona izglītība.
6. Gama, A. (2007). Bioloģija I: konstruktīvistu pieeja (3. izd.). Pīrsona izglītība.
7. Gordons-Smits, C. (2003). Oparīna-Haldāna hipotēze. Dzīves pirmsākumos: divdesmitā gadsimta orientieri. Atgūts no: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). Jauna dzīves izcelšanās un rakstura teorija. Zinātne, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera un evolūcijas un pētījumu pirmsākumi dzīves sākumā Meksikā. Journal of Molecular Evolution, 83 (5–6), 193–203.
10. Makkoloms, T. (2013). Millers-Ūrejs un tālāk: Kas ir iemācījies par prebiotisko organisko sintēžu reakcijām pēdējos 60 gados? Zemes un planētu zinātnes gada pārskats, 41, 207–229.
11. Millers, S. (1953) Aminoskābju ražošana iespējamos primitīvos Zemes apstākļos. Zinātne 117: 528–529
12. Millers, SL (1955). Dažu organisko savienojumu iegūšana iespējamos primitīvos zemes apstākļos. Amerikas ķīmijas biedrības žurnāls.
13. Millers, SL, Urejs, HC, un Orū, J. (1976). Organisko savienojumu izcelsme uz primitīvās zemes un meteorītos. Journal of Molecular Evolution, 9. (1), 59–72.
14. Oñate, L. (2010). Bioloģija 1, 1. sējums. Cengage mācību redaktori.
15. Pārkers, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Metionīna un citu sēru saturošu organisko savienojumu prebiotiskā sintēze uz primitīvās zemes: mūsdienu pārvērtēšana, pamatojoties uz nepublicētu 1958. gada Stenlija Millera eksperimentu. Dzīves pirmsākumi un biosfēru evolūcija, 41 (3), 201–212.