Główna teoria syntezy abiotycznej



The Teoria syntezy abiotycznej jest postulatem, że życie pochodzi ze związków nieożywionych (abiotyczne = nie żywe). Sugeruje to, że życie powstało stopniowo z syntezy cząsteczek organicznych. Wśród tych organicznych cząsteczek znajdują się aminokwasy, które są prekursorami bardziej złożonych struktur, które dają początek żywym komórkom.

Badaczami, którzy zaproponowali tę teorię, był rosyjski naukowiec Alexander Oparin i brytyjski biochemik John Haldane. Każdy z tych naukowców, badając na własną rękę, doszedł do tej samej hipotezy: że pochodzenie życia na Ziemi pochodzi od związków organicznych i mineralnych (materia nieożywiona), które wcześniej istniały w prymitywnej atmosferze.

Indeks

  • 1 Z czego się składa??
  • 2 Teoria Oparina i Haldane'a
    • 2.1 Względy teoretyczne
  • 3 Eksperymenty wspierające teorię syntezy abiotycznej
    • 3.1 Eksperyment Millera i Ureya
    • 3.2 Eksperyment Juana Oró
    • 3.3 Eksperyment Sydney Fox
    • 3.4 Eksperyment Alfonso Herrery
  • 4 odniesienia

Z czego to się składa??

Teoria syntezy abiotycznej stwierdza, że ​​pochodzenie życia na Ziemi nastąpiło dzięki mieszaninie związków nieorganicznych i organicznych, które znajdowały się w atmosferze tamtego czasu, naładowanej wodorem, metanem, parą wodną, dwutlenek węgla i amoniak.

Teoria Oparina i Haldane'a

Oparin i Haldane uważali, że prymitywna Ziemia ma atmosferę redukującą; to znaczy atmosfera z małą ilością tlenu, w której obecne cząsteczki mają tendencję do oddawania swoich elektronów.

Następnie atmosfera zmieniałaby się stopniowo, tworząc proste cząsteczki, takie jak cząsteczkowy wodór (H2), metan (CH4), dwutlenek węgla (CO2), amoniak (NH3) i para wodna (H2O). W tych warunkach zasugerowali, że:

- Proste cząsteczki mogły zareagować, wykorzystując energię pochodzącą z promieni słonecznych, wyładowania elektryczne z burz, ciepło z jądra Ziemi, wśród innych rodzajów energii, które ostatecznie wpłynęły na reakcje fizykochemiczne.

- Sprzyjało to tworzeniu się koacerwatów (układów cząsteczek, z których pochodziło życie, według Oparina), które unosiły się w oceanach.

- W tej „prymitywnej zupie” warunki byłyby odpowiednie, aby można było połączyć bloki w późniejszych reakcjach.

- Z tych reakcji powstały większe i bardziej złożone cząsteczki (polimery), takie jak białka i kwasy nukleinowe, prawdopodobnie sprzyjające obecności wody z kałuż w pobliżu oceanu..

- Polimery te mogły zostać połączone w jednostki lub struktury, które można utrzymywać i powielać. Oparin uważał, że mogły być „koloniami” zgrupowanych białek do przeprowadzenia metabolizmu, a Haldane zasugerował, że makrocząsteczki były zamknięte w błonach, tworząc struktury komórkowe..

Rozważania na temat teorii

Szczegóły tego modelu prawdopodobnie nie są całkowicie poprawne. Na przykład, geolodzy uważają teraz, że prymitywna atmosfera nie kurczyła się i nie jest jasne, czy stawy na brzegu oceanu są prawdopodobnym miejscem pierwszego pojawienia się życia.

Jednak podstawowa idea „stopniowe i spontaniczne tworzenie się grup prostych cząsteczek, a następnie tworzenie bardziej złożonych struktur i wreszcie nabycie zdolności do samoreplikacji” pozostaje rdzeniem większości hipotez o początkach aktualne życie.

Eksperymenty wspierające teorię syntezy abiotycznej

Eksperyment Millera i Ureya

W 1953 r. Stanley Miller i Harold Urey przeprowadzili eksperyment, aby przetestować pomysły Oparina i Haldane'a. Odkryli, że cząsteczki organiczne mogą występować spontanicznie w warunkach redukujących podobnych do tych z pierwotnej Ziemi opisanej poprzednio.

Miller i Urey zbudowali zamknięty system, który zawierał pewną ilość podgrzanej wody i mieszaninę gazów uważanych za obfite we wczesnej atmosferze Ziemi: metan (CH4), dwutlenek węgla (CO2) i amoniak (NH3)..

Aby symulować promienie, które mogły dostarczyć energii niezbędnej do reakcji chemicznych, które doprowadziły do ​​powstania najbardziej złożonych polimerów, Miller i Urey wysłali wstrząsy elektryczne przez elektrodę w ich systemie eksperymentalnym..

Po pozwoleniu na eksperyment przez tydzień Miller i Urey odkryli, że powstało kilka rodzajów aminokwasów, cukrów, lipidów i innych cząsteczek organicznych..

Brakowało dużych, złożonych cząsteczek, takich jak DNA i białko. Jednak eksperyment Millera-Ureya wykazał, że przynajmniej niektóre podstawowe składniki tych cząsteczek mogą powstać spontanicznie z prostych związków.

Eksperyment Juan Oró

Kontynuując poszukiwanie początków życia, hiszpański naukowiec Juan Oró wykorzystał swoją wiedzę biochemiczną do syntezy w warunkach laboratoryjnych innych molekuł organicznych ważnych dla życia.

Oro odpowiedział na warunki eksperymentu Millera i Ureya, który produkuje pochodne cyjanku w dużych ilościach.

Korzystając z tego produktu (kwasu cyjanowodorowego) oraz amoniaku i wody, badacz ten był w stanie zsyntetyzować cząsteczki adeniny, jednej z 4 azotowych zasad DNA i jednego ze składników ATP, podstawowej cząsteczki dostarczającej energię większości żywych istot.

Kiedy to odkrycie zostało opublikowane w 1963 roku, miało ono nie tylko wpływ naukowy, ale również popularny, ponieważ wykazało możliwość spontanicznego pojawienia się nukleotydów na prymitywnej Ziemi bez żadnego wpływu zewnętrznego.

Udało mu się również zsyntetyzować, odtwarzając w laboratorium środowisko podobne do tego, które istniało na wczesnej Ziemi, inne związki organiczne, głównie lipidy, które są częścią błon komórkowych, niektóre białka i aktywne enzymy ważne w metabolizmie.

Eksperyment Sydney Fox

W 1972 roku Sydney Fox i jego współpracownicy przeprowadzili eksperyment, który pozwolił im wytworzyć struktury o właściwościach błonowych i osmotycznych; to znaczy, podobnie jak żywe komórki, które nazwali Mikrosfery białkowe.

Używając suchej mieszaniny aminokwasów, przystąpili do ogrzewania ich do umiarkowanych temperatur; w ten sposób osiągnęli tworzenie polimerów. Polimery te, po rozpuszczeniu w soli fizjologicznej, tworzyły maleńkie kropelki wielkości komórki bakteryjnej zdolnej do przeprowadzenia pewnych reakcji chemicznych.

Mikrosfery te miały podwójnie przepuszczalną otoczkę, podobną do obecnych błon komórkowych, co umożliwiło im nawodnienie i odwodnienie w zależności od zmian w środowisku, w którym się znajdowały.

Wszystkie te obserwacje uzyskane z badań mikrosfer, wykazały pomysł na typ procesów, które mogły zapoczątkować pierwsze komórki.

Eksperyment Alfonso Herrera

Inni badacze przeprowadzili własne eksperymenty, aby spróbować odtworzyć struktury molekularne, które dały początek pierwszym komórkom. Alfonso Herrera, meksykański naukowiec, zdołał sztucznie wygenerować struktury, które nazwał sulfobiami i kolpoidami.

Herrera stosował mieszaniny substancji, takich jak sulfocyjanek amonu, tiosynian amonu i formaldehyd, dzięki którym był w stanie zsyntetyzować małe struktury o wysokiej masie cząsteczkowej. Te bogate w siarkę struktury zorganizowano podobnie jak żywe komórki, więc nazwał je sulfobiosami.

Podobnie mieszał oliwę z oliwek i benzynę z niewielkimi ilościami wodorotlenku sodu, aby wytworzyć inne rodzaje mikrostruktur, które były zorganizowane w podobny sposób jak pierwotniaki; do tych mikrosfer nazywał je kolpoidami.

Referencje

  1. Carranza, G. (2007). Biologia I. Próg redakcyjny, Meksyk.
  2. Flores, R., Herrera, L. i Hernández, V. (2004). Biologia 1 (Pierwsze wydanie). Progreso wydawnicze.
  3. Fox, S. W. (1957). Chemiczny problem spontanicznego generowania. Journal of Chemical Education, 34(10), 472-479.
  4. Fox, S. W. i Harada, K. (1958). Termiczna kopolimeryzacja aminokwasów do białka tworzącego produkt. Nauka, 128, 1214.
  5. Gama, A. (2004). Biologia: Biogeneza i mikroorganizmy (Drugie wydanie). Pearson Education.
  6. Gama, A. (2007). Biologia I: podejście konstruktywistyczne (3 ed.). Pearson Education.
  7. Gordon-Smith, C. (2003). Hipoteza Oparin-Haldane. W Pochodzenie życia: zabytki XX wieku. Źródło: simsoup.info
  8. Herrera, A. (1942). Nowa teoria pochodzenia i natury życia. Nauka, 96: 14.
  9. Ledesma-Mateos, I., i Cleaves, H. J. (2016). Alfonso Luis Herrera i początki ewolucjonizmu i badań w początkach życia w Meksyku. Journal of Molecular Evolution, 83(5-6), 193-203.
  10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey i nie tylko: Czego dowiedzieli się o reakcjach prebiotycznej syntezy organicznej w ciągu ostatnich 60 lat?. Roczny przegląd nauk o ziemi i planetach, 41, 207-229.
  11. Miller, S. (1953) Produkcja aminokwasów w możliwych prymitywnych warunkach ziemskich. Nauka 117: 528-529
  12. Miller, S. L. (1955). Produkcja niektórych związków organicznych w możliwych pierwotnych warunkach ziemskich. Journal of American Chemical Society.
  13. Miller, S.L., Urey, H.C. i Oró, J. (1976). Pochodzenie związków organicznych na prymitywnej ziemi iw meteorytach. Journal of Molecular Evolution, 9(1), 59-72.
  14. Oñate, L. (2010). Biologia 1, Tom 1. Cengage Learning Editors.
  15. Parker, E.T., Cleaves, H.J., Callahan, M.P., Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Lazcano, A., & Bada, J.L. (2011). Prebiotyczna synteza metioniny i innych związków organicznych zawierających siarkę na pierwotnej ziemi: współczesna ocena na podstawie niepublikowanego eksperymentu Stanleya Millera z 1958 r.. Początki życia i ewolucja biosfer, 41(3), 201-212.