Hlavní teorie abiogeneze



 abiogeneze Vztahuje se na řadu procesů a kroků, které vznikly prvními formami života na Zemi, počínaje inertními monomerními bloky, které se časem podařilo zvýšit jejich složitost. Ve světle této teorie, život vznikl z neživých molekul, za vhodných podmínek.

Je pravděpodobné, že po abiogenezi vzniknou jednoduché životní systémy, biologická evoluce bude působit tak, aby umožnila vznik všech složitých forem života, které dnes existují..

Někteří výzkumníci věří, že procesy abiogeneze by se měly vyskytnout alespoň jednou v historii Země, aby vznikl hypotetický organismus LUCA nebo poslední univerzální společný předek (zkratek v angličtině)., poslední společný společný předek), asi před 4 miliardami let.

Předpokládá se, že LUCA by měla mít genetický kód založený na molekule DNA, která se svými čtyřmi bázemi seskupenými do trojic, kodifikovaných pro 20 typů aminokyselin, které tvoří proteiny. Výzkumníci se snaží pochopit původ života studovat procesy abiogeneze, která dala vzniknout LUCA.

Odpověď na tuto otázku je široce zpochybňována a je často pokryta mlhou tajemství a nejistoty. Z tohoto důvodu stovky biologů navrhly řadu teorií, které zahrnují od vzniku prvotní polévky až po vysvětlení týkající se xenobiologie a astrobiologie..

Index

  • 1 Z čeho se skládá??
  • 2 Původ života: teorie
    • 2.1 Teorie spontánní generace
    • 2.2 Odmítnutí spontánní generace
    • 2.3 Příspěvky z Pasteuru
    • 2.4 Panspermie    
    • 2.5 Chemosyntetická teorie
    • 2.6 Experiment Miller a Urey
    • 2.7 Tvorba polymeru
    • 2.8 Srovnání výsledků Miller a Pasteur
    • 2.9 Svět RNA
  • 3 Současné koncepce vzniku života
  • 4 Pojmy biogeneze a abiogeneze
  • 5 Odkazy

Z čeho se skládá??

Teorie abiogeneze je založena na chemickém procesu, kterým se z životních prekurzorů vyvinuly jednodušší formy života.

Předpokládá se, že proces abiogeneze probíhal nepřetržitě, na rozdíl od náhle vzniklého pohledu na štěstí. Tato teorie tedy předpokládá existenci kontinua mezi neživou hmotou a prvními živými systémy.

Podobně se navrhuje řada různých scénářů, kde by začátek života mohl vycházet z anorganických molekul. Obecně jsou tato prostředí extrémní a odlišná od současných podmínek Země.

Tyto údajné prebiotické podmínky jsou často reprodukovány v laboratoři, aby se pokusily vytvořit organické molekuly, jako je například slavný experiment Miller a Urey.

Původ života: teorie

Původ života byl jedním z nejkontroverznějších témat vědců a filosofů od doby Aristotela. Podle tohoto významného myslitele by se rozpadající se hmota mohla díky spontánnímu působení přírody přeměnit na zvířata se životem.

Abiogeneze ve světle Aristotelianova myšlení může být shrnuta v jeho slavné frázi omne vivum ex vivo, což znamená "celý život pochází ze života".

Dále se poměrně velké množství modelů, teorií a spekulací snažilo objasnit podmínky a procesy, které vedly ke vzniku života..

Níže popíšeme nejvýznamnější teorie, jak z historického, tak vědeckého hlediska, které se snažily vysvětlit původ prvních živých systémů:

Teorie spontánní generace

Počátkem 17. století se předpokládalo, že životní formy se mohou vynořit z neživých prvků. Teorie spontánní generace byla široce přijímaná mysliteli té doby jak to mělo podporu katolické církve. Živé bytosti tak mohly klíčit jak své rodiče, tak i neživé hmoty.

Mezi nejznámějšími příklady na podporu této teorie je výskyt červů a jiného hmyzu v rozloženém těle, žáby, které se objevily z bahna a myší, které se vynořily ze špinavého oblečení a potu..

Ve skutečnosti existovaly recepty, které slibovaly vytvoření živých zvířat. Abychom například mohli vytvořit myši z neživého materiálu, museli jsme kombinovat zrna pšenice se špinavým oblečením v tmavém prostředí a při přechodu dnů se objevili živí hlodavci..

Obhájci této směsi tvrdili, že lidský pot v oděvech a kvašení pšenice jsou činiteli, které řídí tvorbu života..

Odmítnutí spontánní generace

V sedmnáctém století se začaly objevovat nedostatky a mezery ve výpovědích teorie spontánní generace. Teprve v roce 1668 vymyslel italský fyzik Francesco Redi odpovídající experimentální návrh, aby ho odmítl.

Ve svých kontrolovaných experimentech Redi umístila jemně nakrájené kousky masa zabalené do muslin ve sterilních nádobách. Tyto sklenice byly řádně pokryty gázou, takže s masem nemohlo přijít nic. Kromě toho, experiment řekl s další sérií lahví, které nebyly pokryty.

S uplynulými dny byly červy pozorovány pouze ve sklenicích, které byly objeveny, protože mouchy mohly volně vstupovat a ukládat vejce. V případě uzavřených nádob byla vejce umístěna přímo na gázu.

Stejně tak výzkumník Lazzaro Spallanzani vyvinul sérii experimentů, aby odmítl prostor spontánní generace. Za tímto účelem vypracoval sérii vývarů, které podrobil dlouhodobému varu, aby zničil jakýkoli mikroorganismus, který tam bude žít.

Nicméně, obhájcové spontánní generace prohlašovali, že množství tepla ke kterému bujóny byly vystaveny byl nadměrný a zničil “životní sílu” \ t.

Příspěvky z Pasteuru

Později, v roce 1864 se francouzský biolog a chemik Louis Pasteur vydali ukončit postuláty spontánní generace.

Pro splnění tohoto cíle, Pasteur vyrobil skleněné nádoby známé jako "labutí krky", protože byly dlouhé a zakřivené na špičkách, čímž brání vstupu jakéhokoliv mikroorganismu..

V těchto nádobách Pasteur vařil sérii vývarů, které zůstaly sterilní. Když se zlomil jeden z nich, kontaminoval se a mikroorganismy se v krátké době množily.

Důkazy poskytnuté Pasteurem byly nevyvratitelné a podařilo se jim strhnout teorii, která trvala déle než 2500 let..

Panspermie    

V časných 1900s, švédský chemik Svante Arrhenius napsal knihu opravňoval “\ tStvoření světů"Ve kterém on navrhl, že život přišel z vesmíru přes spory odolné extrémním podmínkám.".

Logicky, teorie panspermia byla obklopena hodně sporem, kromě toho to opravdu neposkytlo vysvětlení původu života..

Chemosyntetická teorie

Při zkoumání Pasteurových experimentů je jedním z nepřímých závěrů jeho důkazu, že se mikroorganismy vyvíjejí pouze od ostatních, to znamená, že život může pocházet pouze ze života. Tento jev se nazýval "biogeneze".

Následovat tento pohled, teorie chemické evoluce by se objevily, vedl o Rusa Alexander Oparin a Angličan John D. S. Haldane \ t.

Tato vize, také volal chemosynthetic teorii Oparin-Haldane, navrhne, že v prebiotic prostředí země měla atmosféru postrádající kyslík a vysoký ve vodní páře, metan, amoniak, oxid uhličitý a vodík, tak to bylo vysoce redukující.. 

V tomto prostředí existovaly různé síly, jako jsou elektrické výboje, sluneční záření a radioaktivita. Tyto síly působily na anorganické sloučeniny, což vedlo ke vzniku větších molekul, čímž se vytvořily organické molekuly známé jako prebiotické sloučeniny.

Miller a Urey experiment

V polovině padesátých let se vědcům Stanley L. Millerovi a Haroldu C. Ureyovi podařilo vytvořit důmyslný systém, který simuloval předpokládané předkové podmínky atmosféry na Zemi podle teorie Oparin-Haldane.

Stanley a Urey dokázali, že za těchto "primitivních" podmínek mohou jednoduché anorganické sloučeniny vznikat komplexními organickými molekulami, které jsou nepostradatelné pro život, jako jsou například aminokyseliny, mastné kyseliny, močovina..

Tvorba polymeru

Ačkoliv výše uvedené experimenty naznačují přijatelný způsob, kterým vznikly biomolekuly, které jsou součástí živých systémů, nenavrhují žádné vysvětlení procesu polymerace a zvýšení složitosti..

Existuje několik modelů, které se snaží tuto otázku objasnit. První zahrnuje pevné minerální povrchy, kde zvýšená povrchová plocha a silikáty mohou působit jako katalyzátory pro molekuly uhlíku.

V hlubinách oceánu jsou hydrotermální průduchy vhodným zdrojem katalyzátorů, jako je železo a nikl. Podle experimentů v laboratořích se tyto kovy podílejí na polymeračních reakcích.

Konečně, v jámách oceánů jsou horké rybníky, které by mohly odpařovacími procesy podpořit koncentraci monomerů, což podporuje tvorbu složitějších molekul. V tomto předpokladu je založena hypotéza "prvotní polévky".

Sladění výsledků Millera a Pasteura

Podle pořadí myšlenek diskutovaných v předchozích kapitolách máme, že Pasteurovy experimenty prokázaly, že život nevzniká z inertních materiálů, zatímco důkazy o Millerovi a Ureyovi naznačují, že pokud k němu dojde, ale na molekulární úrovni.

Aby bylo možné sladit oba výsledky, je třeba mít na paměti, že složení zemské atmosféry je dnes zcela odlišné od prebiotické atmosféry..

Kyslík přítomný v současné atmosféře by fungoval jako "ničitel" molekul ve formaci. Je také třeba vzít v úvahu, že zdroje energie, které údajně podporovaly tvorbu organických molekul, již nejsou přítomny s frekvencí a intenzitou prebiotického prostředí..

Všechny formy života na Zemi se skládají ze souboru velkých stavebních bloků a biomolekul, nazývaných proteiny, nukleové kyseliny a lipidy. S nimi můžete "stavět" základ současného života: buňky.

V cele je život udržován a na tomto principu se Pasteur zakládá na tom, že každá živá bytost musí pocházet z jiné, existující bytosti..

RNA svět

Role autocatalysis během abiogenesis je klíčová, proto jeden z nejslavnějších hypotéz o původu života je to RNA světa, který postuluje start od jednoduchých řetězcových molekul se schopností self-replikace \ t.

Tento pojem RNA naznačuje, že první biokatalyzátory nebyly molekuly proteinové povahy, ale molekuly RNA - nebo polymer podobný tomuto - se schopností provádět katalýzu.

Tento předpoklad je založen na vlastnostech RNA syntetizovat krátké fragmenty použitím temperování, které řídí proces, kromě podpory tvorby peptidů, esterů a glykosidických vazeb.

Podle této teorie byla rodová RNA spojena s některými kofaktory, jako jsou kovy, pyrimidiny a aminokyseliny. S pokrokem a zvýšením složitosti metabolismu vzniká schopnost syntetizovat polypeptidy.

V průběhu evoluce byla RNA nahrazena chemicky stabilnější molekulou: DNA.

Současné koncepce vzniku života

V současné době existuje podezření, že život vznikl v extrémním scénáři: oceánské oblasti poblíž sopečných komínů, kde teploty mohou dosáhnout 250 ° C a atmosférický tlak přesahuje 300 atmosfér..

Toto podezření vzniká z důvodu rozmanitosti forem života, které se nacházejí v těchto nepřátelských regionech a tento princip je známý jako "teorie horkého světa"..

Tato prostředí byla kolonizována archaebakteriemi, organismy schopnými růstu, vývoje a reprodukce v extrémních prostředích, pravděpodobně velmi podobné podmínkám prebiotik (včetně nízkých koncentrací kyslíku a vysokých hladin CO).2).

Tepelná stabilita těchto prostředí, ochrana, kterou poskytují proti náhlým změnám a neustálý tok plynů, jsou některé z pozitivních vlastností, které činí mořské dno a sopečné komíny vhodným prostředím pro vznik života..

Pojmy biogeneze a abiogeneze

V roce 1974 publikoval renomovaný badatel Carl Sagan článek objasňující použití termínů biogeneze a abiogeneze. Podle Sagana byly oba pojmy zneužívány ve článcích týkajících se vysvětlení původu prvních živých forem.

Mezi tyto chyby se používá pojem biogeneze jako svůj vlastní antonym. To znamená, že biogeneze se používá k popisu původu života z jiných živých forem, zatímco abiogeneze odkazuje na původ života z neživé hmoty..

V tomto smyslu je současná biochemická cesta považována za biogenní a prebiologická metabolická cesta je abiogenní. Proto je nutné věnovat zvláštní pozornost používání obou pojmů.

Odkazy

  1. Bergman, J. (2000). Proč je abiogeneze nemožná. Čtvrtletně společnost pro výzkum tvorby, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Původ života: co víme, co víme a co se nikdy nedozvíme. Otevřená biologie, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Život: věda o biologii. Panamericana Medical.
  4. Sagan, C. (1974). Pojmy „biogeneze“ a „abiogeneze“. Původy života a evoluce biosfér, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Xenobiologie: nová forma života jako konečný nástroj biologické bezpečnosti. Biosays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogeneze jako teoretická výzva: Některé úvahy. Jourteoretické biologie, 402, 18-20.