Tło hipotezy hydrotermalnej, co składa się na nią i krytyka



The hipoteza hydrotermalna ma na celu wyjaśnienie pierwotnych warunków, w których powstały pierwsze formy życia na Ziemi, proponując jako główny scenariusz gorące źródła znajdujące się w głębinach oceanów.

Szereg źródeł wody termalnej znajduje się w temperaturach dochodzących do 350 ° C, w których żyje szereg fauny typowych dla tych warunków, takich jak małże, robaki, skorupiaki, porfir i niektóre szkarłupnie (rozgwiazdy i ich krewni)..

Dowody te sugerują, że środowiska głębokiego oceanu były prawdopodobnie odpowiednie dla powstania życia, a pierwszymi formami życia były mikroorganizmy chemoautotroficzne.

Ponadto wrząca woda zamieszkuje szereg bakterosyntetycznych bakterii, które pobierają energię z substancji siarkowych, które są obfite w tego rodzaju środowisku.

Bakterie chemosyntetyczne pełnią funkcje producentów w ekosystemach, stanowiąc podstawę łańcucha pokarmowego, analogicznie do roli roślin w typowych ekosystemach.

Pomysły związane z hipotezą hydrotermalną zaczęły pojawiać się na początku 1977 r., Kiedy badacz Corliss dokonał bezpośrednich obserwacji w systemach hydrotermalnych znajdujących się na Wyspach Galapagos..

Indeks

  • 1 Tło i alternatywne teorie
    • 1.1 Panspermia
    • 1.2 Modele abiotyczne
    • 1.3 Świat RNA
  • 2 Z czego się składa??
  • 3 Krytyka wobec teorii
  • 4 odniesienia

Poprzedniki i alternatywne teorie

Przez kilka dziesięcioleci naukowcy zaproponowali dziesiątki teorii, które mają wyjaśniać pochodzenie życia i sprzyjające środowisko, w którym zostało ono opracowane. Jak powstało życie, było jednym z najstarszych i najbardziej kontrowersyjnych pytań naukowych.

Niektórzy autorzy popierają pierwotne pochodzenie metabolizmu, podczas gdy ich przeciwnicy wspierają pochodzenie genetyczne.

Panspermia

W połowie XX wieku znany naukowiec Arrhenius zaproponował teorię panspermii lub teorii kosmologicznej. Ta idea rodzi życie dzięki pojawieniu się mikroorganizmów przestrzennych z planety, na której wcześniej istniało życie.

Logicznie rzecz biorąc, teoria kosmologiczna nie dostarcza pomysłów, które rozwiązują ten problem, ponieważ nie wyjaśnia, w jaki sposób życie pozaziemskie powstało na tej hipotetycznej planecie.

Ponadto jest mało prawdopodobne, że mikroskopijne istoty, które skolonizowały środowiska prebiotyczne, przetrwały warunki przestrzeni, aż dotrą do planety Ziemi.

Modele abiotyczne

Modele abiotyczne sugerują, że życie pochodzi od „mikrostruktur” jako formy przejścia między cząsteczkami organicznymi a pierwszymi formami życia. Wśród głównych obrońców tej teorii jest Oparín, Sydney W. Fox i Alfonso F. Herrera.

Według Oparina i Haldana, koacerwaty są probionowymi prekursorami życia, ograniczonymi przez błonę plazmową, która umożliwia interakcję z ich środowiskiem. Według autorów, powstały one przed cząsteczkami, które przekazują informację genetyczną: DNA lub RNA.

Ze swojej strony Stanley Miller i Harold Urey zdołali zbudować genialny system, który naśladował „prymitywną atmosferę życia”. Składniki obecne w hipotetycznej atmosferze, bardzo różniące się od obecnej, były w stanie syntetyzować cząsteczki organiczne niezbędne do życia (jak aminokwasy), gdy zastosowano ciepło i napięcie.

Fox zdołał uzyskać mikrosfery o wielkości podobnej do bakterii, poddając aminokwasy źródłu ciepła.

W ten sam sposób inni badacze osiągnęli syntezę cząsteczek organicznych przy użyciu molekuł nieorganicznych jako surowca, wyjaśniając w ten sposób pochodzenie życia z abiotycznego środowiska.

Świat RNA

Inna pozycja pochodzenia życia postuluje jako główne wydarzenie pojawienie się cząsteczek zawierających informację genetyczną. Kilku autorów broni pochodzenia życia z RNA i twierdzą, że ta cząsteczka służyła jednocześnie jako matryca i katalizator.

Największym dowodem jest istnienie rybosomów, cząsteczek RNA zdolnych do katalizowania reakcji i jednocześnie przechowywania informacji w ich sekwencji nukleotydowej.

Z czego to się składa??

Hipoteza hydrotermalna proponuje te ekstremalne środowiska wodne jako odpowiednie miejsce do syntezy związków organicznych, które doprowadziły do ​​powstania organizmów żywych na Ziemi.

Autorzy tej teorii bazują na skamieniałościach archeonów, nowoczesnych systemach podwodnych kominów hydrotermalnych oraz obserwacjach teoretycznych i eksperymentalnych..

Systemy hydrotermalne charakteryzują się wysokim przepływem energii, wysoce redukującym środowiskiem i obfitymi glinami mineralnymi, które są idealnymi powierzchniami dla reakcji katalitycznych. Ponadto ma wysokie stężenia CH4, NH3, H2 i różne metale.

Hipoteza polega na sekwencyjnej konwersji CH4, NH3, H2 w aminokwasach, w białkach, a następnie w bardziej złożonych polimerach, aż osiągniesz uporządkowany metabolizm i żywe organizmy.

Podczas badania skamieniałości w skałach prekambryjskich w hydrotermalnych zespołach podwodnych znaleziono struktury przypominające komórki sprzed 3,5 do 3,8 miliarda lat temu..

W przeciwieństwie do poprzednich hipotez, hipoteza hydrotermalna proponuje ciepło jako źródło energii, a nie promienie UV i wyładowania elektryczne, takie jak model „pierwotnej zupy”. Ponadto model ten proponuje istnienie gradientów środowiskowych pod względem temperatury, pH i stężenia chemicznego.

Krytyka teorii

Chociaż hipoteza hydrotermalna ma kilka ważnych argumentów, nie jest powszechnie akceptowana. Jedną z krytyki pochodzenia życia w źródle wody termalnej jest niezgodność i brak informacji dotyczących modeli geologicznych epoki prebiotycznej.

Podobnie, niezbędne cząsteczki do rozwoju życia - takie jak kwasy nukleinowe, białka i błony - staną przed ich bezpośrednim zniszczeniem z powodu wysokich temperatur środowiska hydrotermalnego.

Jest jednak również prawdopodobne, że pierwsze formy życia były termostabilne, podobnie jak organizmy termofilne, które dziś zamieszkują ekstremalne środowiska.

Z drugiej strony, pojawia się kolejna wada związana ze stężeniem składników. Jest mało prawdopodobne, że życie mogło ewoluować w ogromie prebiotycznych oceanów, gdzie biomolekuły byłyby bardzo rozcieńczone i rozproszone.

Aby środowisko było odpowiednie dla pochodzenia życia, musi sprzyjać oddziaływaniom między cząsteczkami, aby tworzyły bardziej złożone jednostki; Nie rozcieńczaj ich, jak w głębi oceanu.

Zwolennicy teorii hydrotermalnej sugerują, że życie może pochodzić z obszarów ograniczonych, które zapobiegałyby rozcieńczeniu nowo utworzonych cząsteczek, takich jak kratery.

Referencje

  1. Chatterjee, S. (2016). Symbiotyczne spojrzenie na pochodzenie życia w hydrotermalnych kraterach-jeziorach. Chemia fizyczna Fizyka chemiczna, 18(30), 20033-20046.
  2. Corliss, J.B., Baross, J.A. i Hoffman, S.E. (1981). Hipoteza dotycząca związków między podmorskimi gorącymi źródłami a pochodzeniem życia na ziemi. Oceanologica Acta, wydanie specjalne.
  3. Holm, N. G. (1992). Dlaczego systemy hydrotermalne są proponowane jako prawdopodobne środowiska dla powstania życia? W Morskie systemy hydrotermalne i pochodzenie życia (str. 5-14). Springer, Dordrecht.
  4. Jheeta, S. (2017). Krajobraz pojawienia się życia. Życie, 7(2), 27.
  5. Lanier, K. A. i Williams, L. D. (2017). Pochodzenie życia: modele i dane. Journal of Molecular Evolution, 84(2), 85-92.