Teorija Oparin izcelsmi dzīves , kas pazīstams arī kā "teorija primitīvas vai pirmatnējs zupa" mēģina izskaidrot, kā dzīve radās uz Zemes apstākļos, tipiskas miljoniem gadu atpakaļ, kad tie parādījās pirmie organiskās molekulas.
Šī Oparina iedibinātā teorija ir viena no zinātniskajā aprindā vispieņemtākajām. Tas paliek spēkā pat ar daudzajiem mūsdienu zinātnes sasniegumiem, jo jauniem saistītiem atklājumiem izdodas to papildināt un nostiprināt.
Aleksandra Oparina fotogrāfija (Avots: Pāvels Troshkins, izmantojot Wikimedia Commons)
Oparīns savos rakstos klasificēja dzīvos organismus (biotiskos) nedzīvo vielu organizācijas līmenī (abiotiskos). Tad viņš ierosināja, ka šī nedzīvā matērija pakāpeniski mainās un kļūst arvien sarežģītāka, līdz tā veido pirmās dzīvās šūnas.
Oparina teorija pavēra iespējas attīstīties bioloģisko zinātņu nozarei, kas pazīstama kā "Sintētiskā bioloģija". Šī zinātne mēģina atjaunot vides apstākļus, kādos "primitīvā zupa" radīja dzīvos organismus, kas šodien apdzīvo zemi.
Līdzīgu teoriju patstāvīgi izvirzīja evolūcijas biologs Džons Haldāns, kurš agrīnās vēlās Prekambrijas ūdenstilpes, kuras galvenokārt sastāvēja no metāliskiem elementiem un ūdens, nosauca par “primitīvo zupu”.
Teorijas izcelsme
Oparina teoriju ierosināja Aleksandrs Ivanovičs Oparins, kurš dzimis 1894. gadā nelielā Krievijas pilsētiņā, kuras nosaukums bija Uglich. Kopš ļoti jauna vecuma Oparīns jau aizrautīgi izturējās pret augiem un bija pazīstams ar Darvina evolūcijas teorijām.
Viņš studēja augu fizioloģiju Maskavas universitātē, kur gadus vēlāk mācīja bioķīmijas un augu fizioloģijas katedrās.
Tieši viņa universitātes studiju laikā Oparīnam radās nopietnas bažas par mikroorganismiem, kuri, veidojot tikai oglekļa, slāpekļa un ūdens atomus, spēj organizēties, lai veiktu sarežģītus procesus, piemēram, fotosintēzi.
1923. gadā Oparins publicēja savus eksperimentus grāmatā ar nosaukumu "Dzīves izcelsme". Šī grāmata satur teoriju, kas kopā ar cita tā laika pētnieka, vārdā Džons Haldāns, devumu cenšas izskaidrot, kā uz mūsu planētas parādījās dzīvības primordija.
Oparīna teksts ar ļoti vienkāršu un didaktisku valodu izskaidro, kā organiskās vielas "evolūcija" sākās pirms zemes planētas veidošanās. Tas arī izskaidro, kā organiskās vielas veidojas no saules staru, vulkāna izvirdumu un dabiskas izcelsmes elektrisko izlādi darbības.
Ir svarīgi uzsvērt, ka Oparins dedzīgi iebilda pret spontānas paaudzes teoriju, atbalstot viņa idejas par Darvina evolūcijas teoriju un Mendeļejeva naftas "abiogēno" sintēzi; noskaidrojot, ka dzīves sākums notika sava veida "ķīmiskās evolūcijas" rezultātā, kas organizēja primitīvās zemes elementus, veidojot sarežģītas molekulas.
Postulāti
Lai gan ir pagājuši gandrīz 100 gadi kopš Oparins izvirzīja savu teoriju, tā joprojām ir spēkā mūsdienās. Oparina samierinošā pieeja, kas apvieno tik dažādas disciplīnas kā ķīmija, astronomija, fizika un bioloģija, daudziem zinātniekiem piedāvā racionālu pieeju, lai izskaidrotu, kā dzīve veidojās uz zemes.
Oparīns atrod dzīvības rašanos Prekambrijas periodā, kur pastāvēja ļoti reducējoša atmosfēra, bagāta ar diviem visbagātākajiem dzīvo organismu elementiem: oglekli (metāna un ciānogēnu formā) un slāpekli (amonjaka formā).
Viņa teorija galvenokārt balstījās uz faktu, ka ultravioletās gaismas, vulkānu un elektrisko vētru rezultātā iegūtā enerģija izraisīja gāzveida ūdens nokrišņus, izraisot lietusgāzes, kas izgulsnēja citus savienojumus, piemēram, amonjaku , metāns, slāpeklis utt.
Spēcīgas lietus nogulsnētos elementus ieveda jūrās, izveidojot to, ko Oparīns sauca par “primitīvu buljonu”. Šis buljons kalpoja kā posms virknei ķīmisku reakciju, kas radīja pirmās organiskās molekulas, kas līdzīgas aminoskābēm.
Šīs koloidālās "aminoskābēm līdzīgās" molekulas un citas līdzīga rakstura molekulas spontāni organizējas peptīdiem, olbaltumvielām un lipīdiem līdzīgu struktūru veidošanai, kuras Oparīns nosauca par koacerizētām.
Pēc tam koacervāti kļuva vēl specializētāki, spējot veidot struktūras, kas ir ļoti līdzīgas dzīvajām šūnām, kuras mēs šodien pazīstam.
Šīs primitīvās "šūnas" laika gaitā ieguva spēju attīstīt primitīvu metabolismu, paņemot no vides ķīmiskos savienojumus, lai no tiem iegūtu pārtiku un enerģiju, lai izdzīvotu un vairotos.
Dabiskā atlase koacerātos
Kā jau minēts, Oparīna ierosinātajos koacerātos pārtikai un enerģijai tika izmantotas mazas molekulas, kas notvertas no apkārtējās vides. Pēc Oparīna teiktā, šīs molekulas asimilēja citas lielākas molekulas, kuras viņš sauca par koacervātu "primitīvajiem fermentiem".
Absorbcijas un asimilācijas mehānisma iegūšana katrā koacervātā būtu priekšrocība salīdzinājumā ar citiem koacervātiem, tāpēc koacervāti ar labāku asimilācijas spēju pieaugtu ātrāk un efektīvāk.
Oparīns noteica, ka ir bijuši augšanas ierobežojumi "veiksmīgākajiem" koacerātiem brīdī, kad termodinamiski tie kļūst nestabili. Rezultātā koacervāti sāka dalīties vai "sadalīties" mazākos koacerkatos.
Iespēja sadalīt lielos koacervātus mazākos koacerātos palielinātu šāda veida koacervātu daudzumu vidū. Šie koačerāti, kas sastopami lielākā skaitā vai biežumā, varēja radīt zināmu “selektīvu spiedienu” uz citiem, dodot priekšroku tiem, kuriem ir lielāka spēja “sadalīt” vai segmentēt.
Cita koacervātu īpašība, kas varēja izraisīt sava veida “dabisko atlasi” pārējām, iespējams, bija spēja sintezēt kādu enerģijas metabolītu no pārtikas, kas iegūts no primitīvā buljona tur, kur viņi “izauga”.
Tādējādi, iespējams, izdzīvoja tikai koacerāti, kas spēj metabolizēt vides savienojumus un ražot paši savu pārtiku un rezerves enerģiju.
Teorijas aktualitāte
Darvina dabiskās atlases teorijai bija izšķiroša nozīme, lai Oparīns saprastu "konkurenci" un "pārsvaru" starp koacerātiem. Pat gadus vēlāk, atklājot gēnus un iedzimto materiālu, Oparīns šīm molekulām piedēvēja lielu atbildību par koacervātu replikāciju.
Pašlaik daudzi biologi ir veltīti zemes primitīvo apstākļu atjaunošanai, kas izraisīja Oparīna ierosinātos koacervātus.
Viens no slavenākajiem šāda veida eksperimentiem bija Stenlijs Millers un Harolds Ūrejs, kuri eksperimentāli pārbaudīja aminoskābju, piemēram, glicīna (glicīna tips) "abioģenēzi".
Dažādi zinātnieki, kas specializējas sintētiskajā bioloģijā, veic eksperimentus, lai mākslīgi sasniegtu dzīvības organizāciju, bet, pamatojoties uz savienojumiem, kas nav ogleklis, liek domāt, ka šī "dzīvība" varētu būt tāds dzīvības veids, kādu mēs atrodam uz citām planētām.
Interesējošās tēmas
Dzīves izcelsmes teorijas.
Ķemosintētiskā teorija.
Kreacionisms.
Panspermija.
Spontānas ģenerēšanas teorija.
Atsauces
- Das, A. (2019). Zemes vīrusu un mikrobu dzīves izcelsme. Acta zinātniskā mikrobioloģija, 2., 22.-28.
- Fry, I. (2006). Dzīves pirmsākumu izpētes pirmsākumi. Endeavour, 30. (1), 24. – 28.
- Herrera, AS (2018). Dzīves pirmsākumi pēc Melanina teiktā. MOJ Cell Sci Rep, 5 (1), 00105.
- Kolbs, VM (2016). Dzīves pirmsākumi: ķīmiskās un filozofiskās pieejas. Evolutionary Biology, 43 (4), 506-515.
- Lazcano, A. (2016). Aleksandrs I. Oparins un dzīves izcelsme: heterotrofiskās teorijas atkārtots novērtējums. Žurnāls par molekulāro evolūciju, 83 (5-6), 214–222.
- Oparin, AI (1957). Dzīves uz zemes izcelsme. Dzīves uz zemes izcelsme., (3. ed.).