ABIOOTTISEN SYNTEESIN TEORIA: PÄÄPIIRTEET - BIOLOGIA - 2025

Abioottinen Synthesis teoria on olettamus, että ehdottaa, että elämä peräisin elottomien yhdisteiden (abioottisten = ei-elävä). Se viittaa siihen, että elämä syntyi vähitellen orgaanisten molekyylien synteesistä. Näiden orgaanisten molekyylien joukosta erottuvat aminohapot, jotka ovat monimutkaisempien rakenteiden edeltäjiä, jotka aiheuttavat eläviä soluja.

Tutkijat, jotka ehdottivat tätä teoriaa, olivat venäläinen tutkija Alexander Oparin ja brittiläinen biokemisti John Haldane. Jokainen näistä tutkijoista, tutkiessaan yksin, saapui samaan hypoteesiin: että maapallon elämän alkuperä oli peräisin orgaanisista ja mineraaliyhdisteistä (ei-elävistä aineista), joita oli aiemmin ollut alkeellisessa ilmakehässä.

John Haldane, yksi abioottisen synteesiteorian promoottoreista

Mistä se koostuu?

Abioottisen synteesiteorian mukaan maapallon elämän alkuperä johtui tuolloin ilmakehässä olevien epäorgaanisten ja orgaanisten yhdisteiden seoksesta, joka oli täynnä vetyä, metaania, vesihöyryä, hiilidioksidi ja ammoniakki.

Opariinin ja haldanin teoria

Oparinin ja Haldanen mielestä varhaisessa maapallossa oli pelkistävä ilmapiiri; ts. ilmakehä, jossa on vähän happea, missä läsnä olevat molekyylit yleensä luovuttavat elektronejaan.

Myöhemmin ilmapiiri muuttuisi vähitellen, jolloin syntyisi yksinkertaisia ​​molekyylejä, kuten molekyylivety (H2), metaani (CH4), hiilidioksidi (CO2), ammoniakki (NH3) ja vesihöyry (H2O). Näissä olosuhteissa he ehdottivat seuraavaa:

- Yksinkertaiset molekyylit olisivat voineet reagoida käyttämällä auringonsäteiden energiaa, myrskyjen sähköpurkauksia, maapallon ytimen lämpöä muun tyyppisten energioiden joukossa, jotka viime kädessä vaikuttivat fysikaalis-kemiallisiin reaktioihin.

- Tämä edisti valtamerten kelluvien koacervaattien (Opariinin mukaan elämän lähtökohtana olleiden molekyylisysteemien) muodostumista.

- Tässä "alkeellisessa liemessä" olosuhteet olisivat riittävät, jotta rakennuspalikat olisi voitu yhdistää seuraavissa reaktioissa.

- Näistä reaktioista muodostui suurempia ja monimutkaisempia molekyylejä (polymeerejä), kuten proteiineja ja nukleiinihappoja, jotka todennäköisesti suosivat veden läsnäoloa valtameren lähellä olevista uima-altaista.

- Nämä polymeerit olisi voitu koota yksiköihin tai rakenteisiin, joita voidaan ylläpitää ja jäljentää. Oparin ajatteli, että ne olisivat voineet olla "pesäkkeitä" proteiineja, jotka on ryhmitelty yhteen aineenvaihdunnan suorittamiseksi, ja Haldane ehdotti, että makromolekyylit suljeutuvat kalvoihin solumaisten rakenteiden muodostamiseksi.

Huomiot teoriaan

Tämän mallin yksityiskohdat eivät todennäköisesti ole aivan oikeita. Esimerkiksi geologit uskovat nyt, että varhainen ilmapiiri ei kutistunut, ja on epäselvää, ovatko valtameren reunalla olevat lammikot todennäköinen paikka elämän ensimmäiselle esiintymiselle.

Perusajatus "asteittainen ja spontaani muodostuminen yksinkertaisista molekyyliryhmistä, sitten monimutkaisempien rakenteiden muodostuminen ja lopulta kyky itsensä toistumiseen" on kuitenkin edelleen useimpien hypoteesien ydin. todellinen elämä.

Kokeet, jotka tukevat abioottista synteesioteoriaa

Miller ja Urey kokeilevat

Vuonna 1953 Stanley Miller ja Harold Urey tekivät kokeilun Oparinin ja Haldanen ideoiden testaamiseksi. He havaitsivat, että orgaanisia molekyylejä voidaan tuottaa spontaanisti pelkistävissä olosuhteissa kuin aikaisemmin kuvatussa varhaisessa maassa.

Miller ja Urey rakensivat suljetun järjestelmän, joka sisälsi tietyn määrän lämmitettyä vettä ja seosta kaasuja, joiden ajateltiin olevan runsaasti maan varhaisessa ilmakehässä: metaani (CH4), hiilidioksidi (CO2) ja ammoniakki (NH3).

Simuloidaksesi salamanpultteja, jotka olisivat voineet tuottaa tarvittavia energiaa kemiallisiin reaktioihin, jotka johtivat monimutkaisempien polymeerien esiintymiseen, Miller ja Urey lähettivät sähköpurkauksia kokeellisen järjestelmän elektrodin kautta.

Miller ja Urey kokeilevat

Viikon kokeen ajamisen jälkeen Miller ja Urey havaitsivat, että erityyppisiä aminohappoja, sokereita, lipidejä ja muita orgaanisia molekyylejä oli muodostunut.

Suuret, monimutkaiset molekyylit - kuten DNA ja proteiini - puuttuivat. Miller-Urey-koe osoitti kuitenkin, että ainakin osa näiden molekyylien rakennuspalikoista voisi muodostua spontaanisti yksinkertaisista yhdisteistä.

Juan Orón kokeilu

Jatkoen elämän alkuperän etsintää espanjalainen tutkija Juan Oró käytti biokemiallista tietämystään syntetisoidakseen laboratoriossa olosuhteissa muut elämän kannalta tärkeät orgaaniset molekyylit.

Oró toisti Millerin ja Ureyn kokeen olosuhteet, joka tuottaa syanidijohdannaisia ​​suurina määrinä.

Käyttämällä tätä tuotetta (syaanihappoa) sekä ammoniakkia ja vettä, tämä tutkija pystyi syntetisoimaan adeniinimolekyylit, yhden DNA: n neljästä typpipitoisesta emäksestä ja yhden ATP: n komponenteista, perustavanlaatuisen molekyylin, joka tuottaa energiaa useimmille eläville olennoille.

Kun tämä löytö julkaistiin vuonna 1963, sillä ei ollut vain tieteellistä, vaan myös suosittua vaikutusta, koska se osoitti nukleotidien spontaanin esiintymisen mahdollisuuden aikaisessa maapallossa ilman ulkoista vaikutusta.

Hän onnistui myös syntetisoimaan luomalla laboratoriossa ympäristön, joka oli samanlainen kuin primitiivisellä Maalla, muilla orgaanisilla yhdisteillä, lähinnä lipideillä, jotka ovat osa solumembraaneja, eräillä proteiineilla ja aktiivisilla entsyymeillä, jotka ovat tärkeitä aineenvaihdunnassa.

Sydney Fox -koe

Vuonna 1972 Sydney Fox ja hänen yhteistyökumppaninsa tekivät kokeilun, jonka avulla he pystyivät luomaan rakenteita, joilla oli kalvo- ja osmoottisia ominaisuuksia; eli samanlainen kuin elävät solut, joita he kutsuivat proteinoidimikrohelmiksi.

Käyttämällä kuivaa aminohappojen seosta he jatkoivat niiden kuumentamista kohtalaisiin lämpötiloihin; siten he saavuttivat polymeerien muodostumisen. Nämä polymeerit muodostivat suolaliuokseen liuotettuina pieniä pisaroita bakteerisolun kokoisiksi, jotka kykenevät suorittamaan tiettyjä kemiallisia reaktioita.

Näillä mikropalloilla oli läpäisevä kaksoiskuori, samanlainen kuin nykyisissä solukalvoissa, mikä antoi niiden hydratoitua ja kuivua riippuen muutoksista ympäristössä, jossa ne olivat.

Kaikki nämä mikropallojen tutkimuksesta saadut havainnot osoittivat idean prosessityypistä, jotka ovat saattaneet perustaa ensimmäiset solut.

Alfonso Herreran kokeilu

Muut tutkijat suorittivat omat kokeilunsa yrittää jäljitellä molekyylirakenteita, jotka tuottivat ensimmäiset solut. Meksikolainen tutkija Alfonso Herrera onnistui keinotekoisesti tuottamaan rakenteita, joita hän kutsui sulfobioiksi ja kolpoideiksi.

Herrera käytti aineiden seoksia, kuten ammoniumsulfosyanidi, ammoniumtiosanaatti ja formaldehydi, joiden avulla hän pystyi syntetisoimaan pieniä, molekyylipainoltaan suuria rakenteita. Nämä rikkirikkaat rakenteet oli järjestetty samalla tavalla kuin elävät solut, minkä vuoksi hän kutsui niitä sulfobiksi.

Samoin hän sekoitti oliiviöljyä ja bensiiniä pienten määrien kanssa natriumhydroksidia tuottamaan muun tyyppisiä mikrorakenteita, jotka oli järjestetty samalla tavalla kuin alkueläimet; hän nimitti nämä mikropallot colpoideiksi.

Viitteet

1. Carranza, G. (2007). Biologia I. Toimituskynnys, Meksiko.
2. Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Biology 1 (1. painos). Toimituksellinen progreso.
3. Fox, SW (1957). Spontaanin muodostumisen kemiallinen ongelma. Journal of Chemical Education, 34 (10), 472–479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958). Aminohappojen terminen kopolymerointi proteiinia muistuttavaksi tuotteeksi. Science, 128, 1214.
5. Gama, A. (2004). Biologia: Biogeneesi ja mikro-organismit (2. painos). Pearson koulutus.
6. Gama, A. (2007). Biologia I: konstruktivistinen lähestymistapa (3. painos). Pearson koulutus.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Oparin-Haldane -hypoteesi. Elämän alkuperä: 2000-luvun maamerkit. Palautettu osoitteesta: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). Uusi teoria elämän alkuperästä ja luonteesta. Science, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., ja Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera ja evoluution ja tutkimuksen alkuja Meksikon elämän alkuperästä. Journal of Molecular Evolution, 83 (5-6), 193–203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey ja sen jälkeen: Mitä on opittu prebioottisista orgaanisten synteesireaktioista viimeisen 60 vuoden aikana? Maan ja planeettojen tieteiden vuosikatsaus, 41, 207 - 229.
11. Miller, S. (1953) Aminohappojen tuotanto mahdollisissa primitiivisissä maan olosuhteissa. Tiede 117: 528–529
12. Miller, SL (1955). Joidenkin orgaanisten yhdisteiden tuottaminen mahdollisissa primitiivisissä maaolosuhteissa. American Chemical Society -lehti.
13. Miller, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976). Orgaanisten yhdisteiden alkuperä alkeellisessa maassa ja meteoriiteissa. Journal of Molecular Evolution, 9 (1), 59–72.
14. Oñate, L. (2010). Biologia 1, osa 1. Cengage Learning -toimittajat.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Metioniinin ja muiden rikkiä sisältävien orgaanisten yhdisteiden prebioottinen synteesi primitiivisellä maapallolla: nykyaikainen uudelleenarviointi, joka perustuu julkaisemattomaan 1958 Stanley Miller -kokeeseen. Biosfäärien elämän alkuperä ja evoluutio, 41 (3), 201–212.