Teori-teori utama Abiogenesis



The abiogenesis Ia merujuk kepada siri proses dan langkah-langkah yang memulakan bentuk kehidupan pertama di bumi, bermula dari blok monomer inert, yang dari masa ke masa berjaya meningkatkan kerumitan mereka. Mengikut teori ini, kehidupan timbul daripada molekul bukan hidup, di bawah keadaan yang sesuai.

Kemungkinan bahawa selepas abiogenesis menghasilkan sistem hidup mudah, evolusi biologi akan bertindak untuk menimbulkan semua bentuk kehidupan yang kompleks yang wujud hari ini..

Sesetengah penyelidik percaya bahawa proses abiogenesis sepatutnya berlaku sekurang-kurangnya sekali dalam sejarah bumi untuk menimbulkan organisma hipotesis LUCA atau nenek moyang biasa sejagat (singkatan dalam bahasa Inggeris, nenek moyang biasa sejagat), kira-kira 4 bilion tahun lalu.

Adalah dicadangkan bahawa LUCA harus mempunyai kod genetik berdasarkan molekul DNA, yang dengan empat pangkalannya dikumpulkan dalam triplet, dikodifikasikan untuk 20 jenis asid amino yang membentuk protein. Para penyelidik cuba memahami asal-usul kehidupan mengkaji proses-proses abiogenesis yang menimbulkan LUCA.

Jawapan untuk soalan ini telah banyak dipersoalkan dan sering diliputi dalam kabus misteri dan ketidakpastian. Atas sebab ini, ratusan ahli biologi telah mencadangkan satu siri teori yang melibatkan dari kemunculan sup primordial kepada penjelasan yang berkaitan dengan xenobiologi dan astrobiologi.

Indeks

  • 1 Apa itu terdiri daripada??
  • 2 Asal kehidupan: teori-teori
    • 2.1 Teori generasi spontan
    • 2.2 Penolakan generasi spontan
    • 2.3 Sumbangan dari Pasteur
    • 2.4 Panspermia    
    • 2.5 Teori Chemosynthetic
    • 2.6 Miller dan Urey eksperimen
    • 2.7 Pembentukan polimer
    • 2.8 Memperbaiki keputusan Miller dan Pasteur
    • 2.9 RNA World
  • 3 Konsep semasa mengenai asal usul kehidupan
  • 4 Term biogenesis dan abiogenesis
  • 5 Rujukan

Apa itu terdiri daripada??

Teori abiogenesis adalah berdasarkan proses kimia yang membentuk bentuk kehidupan yang lebih mudah muncul dari pendahulunya yang tidak bermaya.

Adalah diandaikan bahawa proses abiogenesis berlaku secara berterusan, berbeza dengan pandangan kemunculan secara tiba-tiba dalam peristiwa keberuntungan. Oleh itu, teori ini mengandaikan adanya kontinum antara perkara yang tidak hidup dan sistem hidup yang pertama.

Begitu juga, beberapa senario yang berbeza-beza disarankan di mana permulaan kehidupan boleh bermula dari molekul anorganik. Umumnya persekitaran ini adalah melampau dan berbeza daripada keadaan semasa di bumi.

Kondisi prebiotik yang dikatakan ini sering diterbitkan semula di makmal untuk mencuba menghasilkan molekul organik, seperti eksperimen Miller dan Urey yang terkenal.

Asal kehidupan: teori

Asal kehidupan telah menjadi salah satu topik paling kontroversial oleh ahli sains dan ahli falsafah sejak zaman Aristoteles. Menurut pemikir penting ini, bahan penguraian dapat diubah menjadi binatang dengan kehidupan berkat tindakan spontan alam.

Abiogenesis dalam pemikiran Aristoteles boleh diringkaskan dalam frasa yang terkenal omne vivum ex vivo, yang bermaksud "semua kehidupan berasal dari kehidupan".

Seterusnya, sejumlah besar model, teori dan spekulasi telah cuba menjelaskan keadaan dan proses yang membawa kepada asal usul kehidupan.

Di bawah ini kita akan menerangkan teori-teori yang paling cemerlang, baik dari sudut pandang sejarah dan saintifik, yang cuba menjelaskan asal-usul sistem hidup yang pertama:

Teori generasi spontan

Pada permulaan abad ke-17, ia telah menyatakan bahawa bentuk kehidupan boleh muncul dari unsur-unsur yang tidak bermaya. Teori generasi spontan diterima secara meluas oleh para pemikir pada masa itu kerana ia mendapat sokongan daripada Gereja Katolik. Oleh itu, makhluk hidup dapat menumbuhkan kedua-dua ibu bapanya dan benda tidak hidup.

Antara contoh yang paling terkenal yang digunakan untuk menyokong teori ini ialah penampilan cacing dan serangga lain dalam daging yang reput, katak yang muncul dari lumpur dan tikus yang muncul dari pakaian kotor dan peluh..

Malah ada resipi yang menjanjikan penciptaan haiwan hidup. Sebagai contoh, untuk dapat mencipta tikus dari bahan tidak hidup, kita terpaksa menggabungkan gandum gandum dengan pakaian kotor dalam lingkungan yang gelap dan dengan lulus hari tikus hidup muncul.

Penasihat campuran ini berpendapat bahawa peluh manusia dalam pakaian dan penapaian gandum adalah agen yang mengarahkan pembentukan kehidupan.

Penolakan generasi spontan

Pada abad ketujuh belas mula melihat kelemahan dan jurang dalam pernyataan teori generasi spontan. Tidak sampai 1668 ahli fizik Itali, Francesco Redi menyusun reka bentuk percubaan yang mencukupi untuk menolaknya.

Dalam eksperimen terkawal, Redi meletakkan kepingan daging halus yang dibalut dengan muslin dalam bekas steril. Kendi-kendi ini ditutup dengan kain kasa dengan betul, jadi tidak ada yang dapat dihubungkan dengan daging. Di samping itu, percubaan itu diberitahu dengan satu lagi siri botol yang tidak dilindungi.

Dengan berlalunya hari, cacing diperhatikan hanya di dalam balang yang ditemui, kerana lalat boleh masuk dan menyimpan telur secara bebas. Dalam kes balang yang terkandung, telur diletakkan terus pada kain kasa.

Dengan cara yang sama, penyelidik Lazzaro Spallanzani mengembangkan satu siri eksperimen untuk menolak premis generasi spontan. Untuk ini, dia menerangkan beberapa siri sup yang dia menyerahkan kepada mendidih yang berpanjangan untuk memusnahkan sebarang mikroorganisma yang akan tinggal di sana.

Walau bagaimanapun, penyokong-penyokong generasi spontan mendakwa bahawa jumlah haba yang mana dedak didedahkan adalah terlalu banyak dan memusnahkan "kuasa vital".

Sumbangan dari Pasteur

Kemudian, pada tahun 1864 ahli biologi Perancis dan ahli kimia Louis Pasteur menetapkan untuk menamatkan postulat generasi spontan.

Untuk memenuhi objektif ini, Pasteur membuat bekas kaca dikenali sebagai "leher swan", kerana ia panjang dan melengkung di hujungnya, dengan itu menghalang kemasukan sebarang mikroorganisma..

Dalam bekas ini, Pasteur merebus siri sup yang kekal steril. Apabila leher salah satu daripada mereka pecah, ia menjadi tercemar dan mikroorganisma berkembang dalam masa yang singkat.

Bukti yang disediakan oleh Pasteur tidak dapat disangkal, yang berjaya merobohkan teori yang berlangsung selama lebih daripada 2,500 tahun.

Panspermia    

Pada awal 1900-an, ahli kimia Sweden, Svante Arrhenius menulis buku berjudul "Penciptaan dunia"Di mana dia mencadangkan bahawa kehidupan datang dari angkasa melalui spora yang tahan terhadap keadaan yang melampau.

Secara logiknya, teori panspermia dikelilingi oleh banyak kontroversi, selain itu ia tidak memberikan penjelasan kepada asal usul kehidupan.

Teori chemosynthetic

Dalam mengkaji eksperimen Pasteur, salah satu kesimpulan tidak langsung dari buktinya adalah bahawa mikroorganisma hanya berkembang dari orang lain, iaitu hidup hanya boleh datang dari kehidupan. Fenomena ini dipanggil "biogenesis".

Mengikuti perspektif ini, teori-teori evolusi kimia akan muncul, yang diketuai oleh Alexander Alexander Oparin dan orang Inggeris John D. S. Haldane.

Visi ini, yang juga dikenali sebagai teori chemosynthetic dari Oparin-Haldane, mencadangkan bahawa dalam persekitaran prebiotik bumi mempunyai suasana kekurangan oksigen dan tinggi dalam wap air, metana, ammonia, karbon dioksida dan hidrogen, sehingga sangat berkurang. 

Dalam persekitaran ini terdapat kekuatan yang berbeza seperti pelepasan elektrik, sinaran suria dan radioaktif. Kekuatan ini bertindak pada sebatian tak organik, yang menimbulkan molekul yang lebih besar, menghasilkan molekul organik yang dikenali sebagai sebatian prebiotik.

Eksperimen Miller dan Urey

Pada pertengahan tahun 1950-an, para penyelidik Stanley L. Miller dan Harold C. Urey berjaya mewujudkan sistem yang bijak yang menyimulasikan keadaan leluhur yang kononnya di bumi di bawah teori Oparin-Haldane.

Stanley dan Urey mendapati bahawa di bawah syarat-syarat "primitif", sebatian bukan organik boleh menyebabkan mudah, penting untuk kehidupan, seperti asid amino, asid lemak, urea kompleks molekul organik, dan lain-lain.

Pembentukan polimer

Walaupun eksperimen yang dinyatakan sebelum ini mencadangkan mod munasabah yang mana biomolekul sebagai sebahagian daripada sistem hidup berasal tidak mencadangkan apa-apa penjelasan daripada proses pempolimeran dan meningkatkan dalam kerumitan.

Terdapat beberapa model yang cuba menjelaskan soalan ini. Yang pertama melibatkan permukaan pepejal pepejal, di mana kawasan permukaan tinggi dan silikat boleh bertindak sebagai pemangkin untuk molekul karbon.

Di kedalaman lautan, lubang hidroterma adalah sumber pemangkin yang sesuai, seperti besi dan nikel. Mengikut eksperimen dalam makmal, logam ini mengambil bahagian dalam tindak balas pempolimeran.

Akhirnya, di lubang lautan ada kolam panas, yang oleh proses penyejatan dapat memihak kepada kepekatan monomer, mempromosikan pembentukan molekul yang lebih kompleks. Dalam anggapan ini, hipotesis "sup kuno" adalah berdasarkan.

Menyelaraskan hasil Miller dan Pasteur

Berikutan urutan idea yang dibincangkan di bahagian-bahagian sebelumnya, kami mempunyai eksperimen Pasteur yang membuktikan bahawa kehidupan tidak timbul daripada bahan-bahan lengai, sedangkan bukti Miller dan Urey menunjukkan bahawa jika ia berlaku, tetapi pada tahap molekul.

Untuk dapat mendamaikan kedua-dua hasil, perlu diingat bahawa komposisi atmosfer bumi hari ini sama sekali berbeza dengan suasana prebiotik.

Oksigen hadir dalam suasana semasa akan beroperasi sebagai "pemusnah" molekul dalam pembentukan. Ia juga perlu untuk dipertimbangkan bahawa sumber tenaga yang kononnya dipromosikan pembentukan molekul organik tidak lagi wujud dengan kekerapan dan intensiti persekitaran prebiotik.

Semua bentuk kehidupan yang ada di Bumi terdiri daripada satu set blok struktur besar dan biomolekul, yang dipanggil protein, asid nukleik dan lipid. Dengan mereka, anda boleh "membina" asas kehidupan semasa: sel-sel.

Di dalam sel, kehidupan diteruskan, dan pada dasar ini Pasteur mendasarkan dirinya untuk menegaskan bahawa setiap makhluk hidup mesti datang dari satu lagi yang sudah ada sebelumnya.

Dunia RNA

Peranan autocatalysis semasa Abiogenesis adalah penting, oleh itu salah satu yang paling terkenal mengenai asal-usul kehidupan hipotesis dunia RNA, yang menegaskan bermula daripada molekul tunggal terkandas dengan keupayaan replikasi diri.

Pengenalan RNA ini menunjukkan bahawa biokatalis pertama bukan molekul sifat protein tetapi molekul RNA - atau polimer sama dengan yang satu ini - dengan keupayaan untuk melakukan pemangkinan.

andaian ini adalah berdasarkan kepada hakmilik RNA untuk mensintesis serpihan pendek menggunakan ringan mengarahkan proses, dan menggalakkan pembentukan peptida, ester dan bon glycosidic.

Menurut teori ini, RNA leluhur dikaitkan dengan beberapa cofactors seperti logam, pyrimidine dan asid amino. Dengan kemajuan dan peningkatan kerumitan dalam metabolisme, keupayaan untuk mensintesiskan polipeptida timbul.

Dalam proses evolusi, RNA digantikan dengan molekul yang lebih stabil secara kimia: DNA.

Konsep terkini mengenai asal usul kehidupan

kehidupan kini disyaki berasal dalam senario melampau: kawasan laut berhampiran paip gunung berapi di mana suhu boleh mencapai 250 ° C dan tekanan atmosfera lebih 300 atmosfera.

Disyaki ini timbul kerana kepelbagaian bentuk kehidupan yang terdapat di kawasan-kawasan yang bermusuhan ini dan prinsip ini dikenali sebagai "teori dunia panas".

persekitaran ini telah dijajah oleh archaebakteria organisma dapat berkembang, membangun dan menghasilkan semula dalam persekitaran yang melampau, keadaan prebiotik mungkin hampir sama (termasuk oksigen rendah dan CO tinggi2).

Kestabilan haba persekitaran ini, memberikan perlindungan terhadap perubahan secara tiba-tiba dan aliran berterusan gas adalah sebahagian daripada sifat-sifat positif yang membuat dasar laut dan ruang udara gunung berapi persekitaran sebagai sesuai untuk asal-usul kehidupan.

Terma biogenesis dan abiogenesis

Pada tahun 1974, penyelidik terkenal Carl Sagan menerbitkan sebuah artikel yang menjelaskan penggunaan istilah biogenesis dan abiogenesis. Menurut Sagan, kedua-dua istilah telah disalahgunakan dalam artikel yang berkaitan dengan penjelasan mengenai asal-usul bentuk hidup yang pertama.

Antara kesilapan ini ialah menggunakan istilah biogenesis sebagai antonymnya sendiri. Iaitu, biogenesis digunakan untuk menggambarkan asal-usul kehidupan dari bentuk-bentuk hidup yang lain, sedangkan abiogenesis merujuk kepada asal-usul kehidupan dari benda hidup.

Dalam pengertian ini, laluan biokimia kontemporari dianggap biogenik dan laluan metabolik prebiologi adalah abiogenik. Oleh itu, perlu memberi perhatian khusus kepada penggunaan kedua-dua istilah.

Rujukan

  1. Bergman, J. (2000). Mengapa abiogenesis adalah mustahil. Penciptaan Persatuan Penyelidikan Suku Tahunan, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Asal kehidupan: apa yang kita tahu, apa yang kita tahu dan apa yang tidak akan kita ketahui. Biologi Terbuka, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Kehidupan: sains biologi. Ed. Panamericana Medical.
  4. Sagan, C. (1974). Dari segi 'biogenesis' dan 'abiogenesis'. Asal Usul dan Evolusi Biospheres, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Xenobiology: bentuk kehidupan baru sebagai alat biosafety muktamad. Bioessays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogenesis sebagai cabaran teori: Beberapa refleksi. Jourbiologi teoretikal, 402, 18-20.