HYDROTERMINEN HYPOTEESI: MIKÄ SE ON, TAUSTA JA KRITIIKKI - BIOLOGIA - 2026

Hydrotermiset hypoteesi pyritään selittämään primitiivinen olosuhteet, joissa ensimmäinen elämänmuotojen alkunsa Maa-planeetalla, joissa ehdotettiin pääasetteluarvo kuumia lähteitä sijaitsevat merten syvyyksiin.

Joukko lämpövesilähteitä on sijoitettu lämpötilaan, joka saavuttaa 350 ° C, jossa asuu joukko näihin olosuhteisiin tyypillisiä eläimistöjä, kuten simpukoita, matoja, äyriäisiä, hanuja ja joitain piikkinahkoja (meritähtiä ja heidän sukulaisiaan).

Nämä todisteet viittaavat siihen, että syvänmeren ympäristöt olivat todennäköisesti sopivia elämän alkuperään ja varhaisimmat elämänmuodot olivat kemoautotrofisia mikro-organismeja.

Lisäksi kiehuvassa vedessä asuu joukko kemosynteettisiä bakteereja, jotka eristävät energiansa rikkiaineista, joita on runsaasti tällaisessa ympäristössä.

Kemosynteettisillä bakteereilla on ekosysteemeissä tuottajatoimintoja, jotka ovat ravintoketjun perusta, analogisesti kasvien roolilla tyypillisissä ekosysteemeissä.

Hydrotermiseen hypoteesiin liittyvät ideat alkoivat syntyä vuoden 1977 alkupuolella, kun tutkija Corliss teki suoria havaintoja Galapagossaarten hydrotermisissä järjestelmissä.

Tausta ja vaihtoehtoiset teoriat

Useiden vuosikymmenien ajan tutkijat ovat ehdottaneet kymmeniä teorioita, joiden tarkoituksena on selittää elämän alkuperä ja suotuisa ympäristö, jossa sen olisi pitänyt kehittyä. Elämän synty on ollut yksi vanhimmista ja kiistanalaisimmista tieteellisistä kysymyksistä.

Jotkut kirjoittajat tukevat aineenvaihdunnan ensisijaista alkuperää, kun taas vastustajat tukevat geneettistä alkuperää.

panspermia

Tunnettu tiedemies Arrhenius ehdotti 1900-luvun puolivälissä panspermian teoriaa tai kosmologista teoriaa. Tämä ajatus nostaa elämän alkuperää, koska paikallinen mikro-organismi saapui planeetalta, jolla elämä oli aiemmin olemassa.

Loogisesti, kosmologinen teoria ei tarjoa ideoita, jotka ratkaisevat ongelman, koska se ei selitä, kuinka maan ulkopuolinen elämä sai alkunsa mainitulla hypoteettisella planeetalla.

Lisäksi ei ole kovin todennäköistä, että prebioottiset ympäristöt kolonisoineet mikroskooppiset kokonaisuudet ovat selvinneet avaruusolosuhteista, kunnes saavuttivat Maapallon.

Abioottiset mallit

Abioottiset mallit ehdottavat, että elämä syntyi "mikrorakenteista" erillään siirtymämuodoina orgaanisten molekyylien ja varhaisten elämänmuotojen välillä. Tämän teorian tärkeimpiä puolustajia ovat Oparín, Sydney W. Fox ja Alfonso F. Herrera.

Oparinin ja haldanen mukaan koacervaatit ovat elämän edeltäjiä, joita rajaa plasmamembraani, joka mahdollistaa vuorovaikutuksen ympäristön kanssa. Tekijöiden mukaan ne ovat alkaneet ennen molekyylejä, jotka välittävät geneettistä tietoa: DNA tai RNA.

Stanley Miller ja Harold Urey puolestaan ​​onnistuivat rakentamaan nerokkaan järjestelmän, joka jäljitteli "elämän alkeellista ilmapiiriä". Hypoteettisessa ilmakehässä läsnä olevat komponentit, jotka ovat hyvin erilaisia ​​kuin nykyiset, pystyivät syntetisoimaan elämälle välttämättömiä orgaanisia molekyylejä (kuten aminohapot), kun siihen kohdistettiin lämpöä ja jännitettä.

Kettu pystyi saamaan bakteereihin samankokoisia mikropalloja, altistaen aminohapot lämmönlähteelle.

Samalla tavalla muut tutkijat ovat saavuttaneet orgaanisten molekyylien synteesin käyttämällä epäorgaanisia molekyylejä raaka-aineena, mikä selittää elämän alkuperän abioottisesta ympäristöstä.

RNA-maailma

Elämän alkuperän toinen kohta olettaa päätapahtumana geneettistä tietoa sisältävien molekyylien ulkonäön. Eri kirjoittajat puolustavat elämän alkuperää RNA: lta ja väittävät, että tämä molekyyli toimi samalla templaatina ja katalysaattorina.

Suurin todiste on ribosomien, RNA-molekyylien olemassaolo, jotka kykenevät katalysoimaan reaktioita ja samalla tallentamaan tietoja nukleotidisekvenssiin.

Mistä se koostuu?

Hydroterminen hypoteesi ehdottaa näitä äärimmäisiä vesiympäristöjä oikeaksi paikkaksi orgaanisten yhdisteiden synteesille, jotka johtivat elävien organismien alkuperään Maapallolla.

Tämän teorian kirjoittajat perustuvat arkeanisiin fossiileihin, nykyaikaisiin vedenalaisiin hydrotermisiin ilmausjärjestelmiin sekä teoreettisiin ja kokeellisiin havaintoihin.

Hydrotermisille järjestelmille on ominaista korkea energianvuot, hyvin pelkistävä ympäristö ja runsaat mineraalisavet, jotka ovat ihanteellisia pintoja katalyyttisille reaktioille. Lisäksi se on korkeat pitoisuudet CH ₄, NH ₃, H ₂ ja eri metalleja.

Hypoteesin koostuu peräkkäinen muuttuminen CH ₄, NH ₃, H ₂ aminohapoiksi, nämä proteiineihin ja sitten monimutkaisempia polymeerejä, kunnes se saavuttaa rakenteeltaan aineenvaihduntaa ja elävät organismit.

Precambrian kivien fossiileja tutkimalla on löydetty solumaisia ​​rakenteita, jotka ovat syntyneet noin 3,5-3,8 miljardia vuotta sitten merenalaisissa hydrotermisissä kokoonpanoissa.

Päinvastoin kuin aikaisemmissa hypoteeseissa, hydrotermisessä hypoteesissa ehdotetaan lämpöä energialähteeksi eikä UV-säteiltä ja sähköpurkauksilta "primaalin liemeen" malliksi. Lisäksi tämä malli ehdottaa ympäristögradienttien olemassaoloa lämpötilan, pH: n ja kemiallisen pitoisuuden suhteen.

Teorian kritiikki

Vaikka hydrotermisellä hypoteesilla on useita päteviä perusteita, sitä ei yleisesti hyväksytä. Yksi kuuman lähteen elämän alkuperää koskevista kritiikoista on prebioottisen aikakauden geologisten mallien epäjohdonmukaisuus ja tiedon puute.

Samoin elämän kehitykselle välttämättömät molekyylit - kuten nukleiinihapot, proteiinit ja membraanit - joutuisivat välittömään tuhoamiseen hydrotermisten ympäristöjen korkeiden lämpötilojen vuoksi.

On kuitenkin myös todennäköistä, että ensimmäiset elämänmuodot olivat lämpöstabiileja, samanlaisia ​​kuin termofiiliset organismit, jotka nykyään asuvat äärimmäisissä ympäristöissä.

Toisaalta, toinen ongelma liittyy komponenttien konsentraatioon. On epätodennäköistä, että elämä olisi voinut kehittyä prebioottisten valtamerten laajuudessa, missä biomolekyylit olisivat erittäin laimeita ja hajaantuneita.

Jotta ympäristö sopisi elämän alkuperään, sen on edistettävä molekyylien välistä vuorovaikutusta, jotta ne muodostavat monimutkaisempia kokonaisuuksia; älä laimenna niitä, kuten tapahtuisi syvällä valtamerellä.

Hydrotermisen teorian puolustajat viittaavat siihen, että elämä olisi saattanut alkaa rajatuilta alueilta, jotka estävät uusien muodostuneiden molekyylien, kuten kraatterien, laimentamisen.

Viitteet

1. Chatterjee, S. (2016). Symbioottinen kuva elämän alkuperästä hydrotermisissä vaikutuskraattereissa. Fysikaalinen kemia Kemiallinen fysiikka, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA, ja Hoffman, SE (1981). Hypoteesi sukellusveneiden kuumien lähteiden ja maan elämän alkuperän välisistä suhteista. Oceanologica Acta, erityisnumero.
3. Holm, NG (1992). Miksi hydrotermisiä järjestelmiä ehdotetaan todennäköisiksi ympäristöiksi elämän alkuperälle? Meren hydrotermisissä järjestelmissä ja elämän alkuperässä (s. 5–14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Elämän syntymisen maisema. Elämä, 7 (2), 27.
5. Lanier, KA, ja Williams, LD (2017). Elämän alkuperä: mallit ja tiedot. Journal of Molecular Evolution, 84 (2), 85–92.