Abiogenese hovedteorier



den abiogenesis refererer til antallet af processer og trin, der opstod de første livsformer på jorden, inerte monomere udgangsmaterialer blokke, som med tiden har kunnet øge deres kompleksitet. I lyset af denne teori opstod livet fra ikke-levende molekyler under passende forhold.

Det er sandsynligt, at efter abiogenese producerede enkle livssystemer, vil den biologiske evolution fungere for at give anledning til alle de komplekse former for liv, der eksisterer i dag..

Nogle forskere mener, at processerne for abiogenese burde have fundet sted mindst en gang i jordens historie for at give anledning til den hypotetiske organisme LUCA eller den sidste universelle fælles forfader (af forkortelserne på engelsk, sidste universelle fælles forfader), omkring 4 milliarder år siden.

Det foreslås at LUCA skal have en genetisk kode baseret på DNA-molekylet, som med sine fire baser grupperes i tripletter, kodificeret for de 20 typer af aminosyrer, der danner proteiner. Forskere, der forsøger at forstå livets oprindelse, studerer de processer af abiogenese, der gav anledning til LUCA.

Svaret på dette spørgsmål er blevet bredt udspurgt og dækkes ofte i en tåge af mystik og usikkerhed. Derfor har hundredvis af biologer foreslået en række teorier, der involverer siden fremkomsten af ​​en ursuppe til forklaringer relateret til xenobiology og astrobiologi.

indeks

  • 1 Hvad består den af??
  • 2 Livets oprindelse: teorier
    • 2.1 Spontan generationens teori
    • 2.2 Refutation af den spontane generation
    • 2.3 Bidrag fra Pasteur
    • 2.4 Panspermia    
    • 2.5 Kemosyntetisk teori
    • 2.6 Miller og Urey eksperiment
    • 2.7 Polymerdannelse
    • 2.8 Forening af resultaterne af Miller og Pasteur
    • 2.9 RNA World
  • 3 Nuværende forestillinger om livets oprindelse
  • 4 Betingelser biogenese og abiogenese
  • 5 referencer

Hvad består det af??

Teorien om abiogenese er baseret på en kemisk proces, hvorved enklere livsformer opstod fra livløse forstadier.

Det antages, at abiogeneseprocessen opstod kontinuerligt, i modsætning til fremkomstudsigten brat i en heldig hændelse. Således forudsætter denne teori eksistensen af ​​et kontinuum mellem ikke-levende materiale og de første levende systemer.

Ligeledes foreslås en række forskellige scenarier, hvor livets begyndelse kunne starte fra uorganiske molekyler. Generelt er disse miljøer ekstreme og forskellige fra de nuværende forhold på jorden.

Disse påståede præbiotiske forhold reproduceres ofte i laboratoriet for at forsøge at generere organiske molekyler, såsom det berømte Miller og Urey-eksperiment.

Livets oprindelse: teorier

Livets oprindelse har været et af de mest kontroversielle emner af forskere og filosoffer siden Aristoteles tid. Ifølge denne vigtige tænker kunne dekomponerende stoffer omdannes til dyr med livet takket være naturens spontane handling.

Abiogenesen i lyset af den aristoteliske tanke kan opsummeres i hans berømte sætning omne vivum ex vivo, hvilket betyder "alt liv kommer fra livet".

Dernæst har et ret stort antal modeller, teorier og spekulationer forsøgt at belyse de betingelser og processer, der førte til livets oprindelse.

Nedenfor vil vi beskrive de mest fremragende teorier, både fra historisk og videnskabeligt synspunkt, som har forsøgt at forklare oprindelsen af ​​de første levende systemer:

Teorien om spontan generation

I begyndelsen af ​​1700-tallet blev det postuleret, at livsformer kunne komme ud af livløse elementer. Teorien om spontan generation blev bredt accepteret af tidens tænkere, da den havde støtte fra den katolske kirke. Således kan levende væsener spire både deres forældre og ikke-levende materie.

Blandt de mest berømte eksempler bruges til at støtte denne teori er fremkomsten af ​​orme og andre insekter i rådnende kød, frøer og mus dukkede slam fra snavsede tøj og sved.

Faktisk var der opskrifter, der lovede skabelsen af ​​levende dyr. For eksempel, for at kunne skabe mus fra ikke-levende materiale, måtte vi kombinere hvedekorn med snavsede tøj i et mørkt miljø, og med overlevelsen af ​​dage lever levende gnavere.

Advokater af denne blanding hævdede, at menneskets sved i beklædningsgenstande og gæringen af ​​hvede var de midler, der styrede livets dannelse.

Tilbagekaldelse af den spontane generation

I det syttende århundrede begyndte at lægge mærke til mangler og huller i udsagnene om teorien om spontan generation. Det var først i 1668, at den italienske fysiker Francesco Redi udarbejdede et tilstrækkeligt eksperimentelt design for at afvise det.

I sine kontrollerede eksperimenter anbragte Redi fint skivede kødstykker indpakket i muslin i sterile beholdere. Disse krukker var korrekt dækket med gasbind, så intet kunne komme i kontakt med kødet. Desuden fortalte eksperimentet med en anden serie flasker, der ikke var dækket.

Med dagens overløb blev der kun observeret orme i de krukker, der blev opdaget, da fluerne frit kunne komme ind og lægge ægene op. I tilfælde af afskårne krukker blev æggene anbragt direkte på gazeen.

På samme måde udviklede forskeren Lazzaro Spallanzani en række eksperimenter for at afvise lokalerne for spontan generation. Til dette uddybede han en serie bouillon, som han sendte for langvarig kogning for at ødelægge enhver mikroorganisme, der vil bo der.

Imidlertid hævdede advokater for den spontane generation, at mængden af ​​varme, som buljongerne blev udsat for, var overdreven og ødelagt den "vitale kraft".

Bidrag fra Pasteur

Senere i år 1864 satte den franske biolog og kemiker Louis Pasteur sig for at sætte en stopper for postulaterne af spontan generation.

At opfylde dette mål, Pasteur produceret glasbeholdere kendt som "flakoner svanehals", som de var lang, buet i enderne, hvilket forhindrer indtrængen af ​​enhver mikroorganisme.

I disse beholdere kogte Pasteur en serie bouillon, som forblev steril. Når halsen på en af ​​dem brød, blev den forurenet, og mikroorganismerne spredte på kort tid.

Beviset fra Pasteur var ubestrideligt og lykkedes at nedbryde en teori, der varede i mere end 2.500 år.

panspermia    

I begyndelsen af ​​1900'erne skrev den svenske kemiker Svante Arrhenius en bog med titlen "Oprettelsen af ​​verdenerne"Hvori han foreslog, at livet kom fra rummet gennem sporer, der var resistente over for ekstreme forhold.

Logisk var teorien om panspermia omgivet af meget kontrovers, foruden det var det ikke rigtigt en forklaring på livets oprindelse.

Kemosyntetisk teori

Ved undersøgelsen af ​​de eksperimenter af Pasteur, en af ​​de indirekte resultater af deres beviser er, at mikroorganismer kun udvikle sig fra andre, det vil sige, kan livet komme kun fra livet. Dette fænomen blev kaldt "biogenese".

Efter dette perspektiv vil teorier om kemisk udvikling fremstå under ledelse af den russiske Alexander Oparin og englænderen John D. S. Haldane.

Denne opfattelse også kaldet chemosynthetic teori Oparin-Haldane, foreslår, at en præbiotisk miljø jord besad en atmosfære mangler oxygen og høj i vanddamp, methan, ammoniak, carbondioxid og og hydrogen, så det var stærkt reducerende. 

I dette miljø var der forskellige kræfter som elektriske udladninger, solstråling og radioaktivitet. Disse kræfter virker på uorganiske forbindelser, hvilket giver anledning til større molekyler, hvilket skaber organiske molekyler kendt som præbiotiske forbindelser.

Miller og Urey eksperiment

I midten af ​​50'erne, forskere Stanley L. Miller og Harold C. Urey var i stand til at skabe et sindrigt system, der simulerede de påståede forfædres forhold i atmosfæren på jorden efter teorien om Oparin-Haldane.

Stanley og Urey viste at under disse "primitive" betingelser kan simple uorganiske forbindelser udlede komplekse organiske molekyler, der er uundværlige for livet, såsom aminosyrer, fedtsyrer, urinstof, blandt andre..

Polymerdannelse

Selvom de tidligere nævnte forsøg tyder på en plausibel måde, hvormed de biomolekyler, der er en del af de levende systemer, stammer fra, foreslår de ikke nogen forklaring på polymeriseringsprocessen og øger kompleksiteten.

Der er flere modeller, der forsøger at belyse dette spørgsmål. Den første omfatter faste mineraloverflader, hvor det forhøjede overfladeareal og silicaterne kunne fungere som katalysatorer for carbonmolekylerne.

I havdybderne er hydrotermiske ventilationskanaler en passende katalysatorkilde, såsom jern og nikkel. Ifølge eksperimenter i laboratorier deltager disse metaller i polymeriseringsreaktionerne.

Endelig i havet render er varme damme, som fordampningsprocesser kunne favorisere koncentrationen af ​​monomererne, der fører til dannelsen af ​​mere komplekse molekyler. I denne antagelse er hypotesen om "primordialsuppe" baseret.

Afstemning af resultaterne fra Miller og Pasteur

Efter rækkefølgen af ​​ideen diskuteret i de foregående afsnit, vi Pasteurs forsøg bevist, at livet ikke kommer fra inaktive materialer, mens Miller og Urey beviser tyder på, at hvis det sker, men på molekylært niveau.

For at kunne forene begge resultater er det nødvendigt at huske på, at sammensætningen af ​​jordens atmosfære i dag er helt anderledes end den præbiotiske atmosfære.

Oxygen til stede i den nuværende atmosfære ville fungere som en "destroyer" af molekylerne i dannelse. Det er også nødvendigt at overveje, at de energikilder, der formodentlig fremmer dannelsen af ​​organiske molekyler, ikke længere er til stede med hyppigheden og intensiteten af ​​det prebiotiske miljø.

Alle former for liv til stede på Jorden er sammensat af et sæt store strukturelle blokke og biomolekyler, der kaldes proteiner, nukleinsyrer og lipider. Med dem kan du "bygge" grundlaget for det nuværende liv: cellerne.

I cellen foregår livet, og på dette princip baserer Pasteur sig selv for at bekræfte, at ethvert levende væsen skal komme fra en anden allerede eksisterende.

RNA verden

Autokatalysens rolle under abiogenese er afgørende, derfor er en af ​​de mest berømte hypoteser om livets oprindelse RNA-verdenens verden, som postulerer en start fra enkle kædemolekyler med evne til selvreplikation.

Denne opfattelse af RNA antyder, at de første biokatalysatorer ikke var molekyler af protein natur, men RNA-molekyler - eller en polymer der ligner denne - med evnen til at udføre katalyse.

Denne antagelse er baseret på RNA's egenskab til syntetisering af korte fragmenter ved anvendelse af en temperering, som styrer processen, ud over at fremme dannelsen af ​​peptider, estere og glycosidbindinger.

Ifølge denne teori var forfædre RNA forbundet med nogle cofaktorer, såsom metaller, pyrimidiner og aminosyrer. Med forskuddet og stigningen i kompleksiteten i metabolismen opstår evnen til at syntetisere polypeptider.

I løbet af evolutionen blev RNA'et erstattet af et mere kemisk stabilt molekyle: DNA'et.

Nuværende forestillinger om livets oprindelse

Det er i øjeblikket mistanke om, at livet stammer fra et ekstremt scenario: havområder nær vulkanske skorstene, hvor temperaturen kan nå 250 ° C og atmosfæretryk overstiger 300 atmosfærer.

Denne mistanke opstår på grund af mangfoldigheden af ​​livsformer, der findes i disse fjendtlige regioner, og dette princip er kendt som "hot world theory".

Disse miljøer er blevet koloniseret af archaebacteria, organismer der er i stand til at vokse, udvikle og reproducere i ekstreme miljøer, sandsynligvis meget ligner præbiotiske tilstande (herunder lave oxygenkoncentrationer og høje CO-niveauer).2).

Den termiske stabilitet i disse miljøer, den beskyttelse, de yder imod pludselige ændringer og den konstante strømning af gasser er nogle af de positive egenskaber, der gør havbunden og vulkansk skorstene passende omgivelser for livets oprindelse.

Betingelser biogenese og abiogenese

I 1974 offentliggjorde den kendte forsker Carl Sagan en artikel, der præciserer brugen af ​​termerne biogenese og abiogenese. Ifølge Sagan er begge udtryk blevet misbrugt i artikler relateret til forklaringer på oprindelsen af ​​de første levende former.

Blandt disse fejl anvender udtrykket biogenese som sit eget antonym. Det vil sige, biogenese bruges til at beskrive livets oprindelse fra andre levende former, mens abiogenese henviser til livets oprindelse fra ikke-levende stof.

I denne forstand betragtes en moderne biokemisk rute som biogen, og en præbiologisk metabolisk vej er abiogen. Derfor er det nødvendigt at være særlig opmærksom på brugen af ​​begge udtryk.

referencer

  1. Bergman, J. (2000). Hvorfor abiogenese er umuligt. Creation Research Society kvartalsvis, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Livets oprindelse: hvad vi ved, hvad vi ved, og hvad vi aldrig vil vide. Åben biologi, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Livet: Biologiens videnskab. Ed. Panamericana Medical.
  4. Sagan, C. (1974). På udtrykkene 'biogenese' og 'abiogenese'. Oprindelsen af ​​livets og evolutionen af ​​biosfærer, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Xenobiology: En ny form for liv som det ultimative biosikkerhedsværktøj. Bioessays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogenese som en teoretisk udfordring: Nogle overvejelser. journal af teoretisk biologi, 402, 18-20.