Zawartość
- Abiogeneza, definicja i przegląd
- Abiogeneza nie jest generowaniem spontanicznym
- Teoretyczne podstawy abiogenezy
- Eksperymentalne podstawy abiogenezy
- Dalsze teoretyczne wyjaśnienia abiogenezy
- Specyficzne problemy z drugą częścią abiogenezy
- Pierwsze życie: alternatywne teorie początków życia na Ziemi
Podczas gdy Charles Darwins Theory of Evolution opowiada o tym, jak gatunki zmieniają się, aby dostosować się do swojego środowiska, nie zajmuje się pytaniem o to, jak początkowo życie się zaczęło. W pewnym momencie, z pewnością, kiedy planeta była jeszcze gorąca i stopiona, na Ziemi nie było życia, chociaż wiemy, że życie ewoluowało później.
Pytanie brzmi, jak powstały wczesne formy życia na Ziemi?
Istnieje kilka teorii na temat tego, jak powstały podstawowe budulce żywych organizmów. Mechanizm, w jaki stała się materia nieożywiona samoreplikujące się organizmy żywe a wtedy złożone formy życia nie są w pełni zrozumiałe.
Ma pewne luki, ale abiogeneza zajmuje się interesującymi koncepcjami i zaczyna od wyjaśnienia.
Abiogeneza, definicja i przegląd
Abiogeneza jest naturalnym procesem, w którym żywe organizmy powstały z nieożywionych cząsteczek organicznych. Proste elementy połączone w związki; związki stały się bardziej ustrukturyzowane i obejmowały różne substancje. W końcu powstały proste związki organiczne i połączone w celu wytworzenia złożonych cząsteczek, takich jak aminokwasy.
Aminokwasy są budulcem białek, które stanowią podstawę procesów organicznych. Aminokwasy mogły się łączyć, tworząc łańcuchy białkowe. Białka te mogły stać się samoreplikujące i stanowić podstawę prostych form życia.
Taki proces nie mógłby mieć dziś miejsca na Ziemi, ponieważ niezbędne warunki już nie istnieją. Tworzenie cząsteczek organicznych zakłada obecność ciepłego bulionu zawierającego substancje wymagane do pojawienia się tych cząsteczek organicznych.
Pierwiastki i proste związki, takie jak wodór, węgiel, fosforany i cukry, muszą występować razem. Na źródło energii, takie jak promienie ultrafioletowe lub wyładowania piorunowe pomógłby im się związać. Takie warunki mogły istnieć 3,5 miliona lat temu, kiedy zaczęło się życie na Ziemi. Abiogeneza szczegółowo opisuje mechanizmy tego, jak mogło to mieć miejsce.
Powiązana treść: Louis Pasteur: Biografia, wynalazki, eksperymenty i fakty
Abiogeneza nie jest generowaniem spontanicznym
Zarówno abiogeneza, jak i spontaniczne pokolenie sugerują, że życie może pochodzą z materii nieożywionej, ale szczegóły tych dwóch są całkowicie różne. Chociaż abiogeneza jest prawidłową teorią, która nie została obalona, spontaniczne generowanie jest przestarzałym przekonaniem, które okazało się błędne.
Te dwie teorie różnią się na trzy główne sposoby. Teoria abiogenezy stwierdza, że:
Teoria spontanicznego generowania stwierdza, że:
Naukowcy wierzyli w spontaniczne generowanie, ale dziś nawet ogół społeczeństwa nie wierzy już, że muchy pochodzą ze zgniłego mięsa, a myszy ze śmieci. Niektórzy naukowcy kwestionują również, czy abiogeneza jest prawidłową teorią, ale nie byli w stanie zaproponować lepszej alternatywy.
Teoretyczne podstawy abiogenezy
Sposób powstania życia został po raz pierwszy zaproponowany przez rosyjskiego naukowca Aleksandra Oparina w 1924 r. I ponownie niezależnie przez brytyjskiego biologa J.B.S. Haldane w 1929 roku. Obaj założyli, że wczesna Ziemia miała środowisko bogate w amoniak, dwutlenek węgla, wodór i węgiel, elementy składowe cząsteczek organicznych.
Promienie ultrafioletowe i błyskawice dostarczyły energii do reakcji chemicznych, które pozwoliłyby na połączenie tych cząsteczek.
Typowy łańcuch reakcji przebiegałby następująco:
Chociaż teoria przedstawiała spójne i wiarygodne koncepcje, niektóre etapy okazały się trudne do przeprowadzenia w warunkach laboratoryjnych, które próbowały symulować te na wczesnej Ziemi.
Powiązana treść: Elementy kwasów nukleinowych
Eksperymentalne podstawy abiogenezy
Na początku lat pięćdziesiątych amerykański doktorant Stanley Miller i jego doradca Harold Urey postanowili przetestować teorię abiogenezy Oparin-Haldane, odtwarzając wczesne środowisko Ziemi. Zmieszali proste związki i pierwiastki z teorii w powietrzu i wyrzucili iskry przez mieszaninę.
Kiedy przeanalizowali powstałe produkty reakcji chemicznej, byli w stanie wykryć aminokwasy powstałe podczas symulacji. Ten dowód, że pierwsza część teorii była poprawna, poparł późniejsze eksperymenty, które próbowały stworzyć replikujące się cząsteczki z aminokwasów. Te eksperymenty zakończyły się niepowodzeniem.
Późniejsze badania wykazały, że atmosfera prebiotyczna wczesnej Ziemi prawdopodobnie zawierała więcej tlenu i mniej innych kluczowych substancji niż próbka użyta w eksperymencie Millera-Ureya. Doprowadziło to do pytania, czy wnioski były nadal aktualne.
Od tego czasu w niektórych eksperymentach z użyciem skorygowanej kompozycji atmosfery znaleziono również cząsteczki organiczne, takie jak aminokwasy, co potwierdza oryginalne wnioski.
Powiązana treść: Dobór naturalny: definicja, teoria Darwinsa, przykłady i fakty
Dalsze teoretyczne wyjaśnienia abiogenezy
Nawet gdy ustalono, że warunki do wytwarzania prostych związków organicznych były obecne prebiotyk Ziemia, droga do żywych komórek była sporna. Istnieją trzy możliwe sposoby, by względnie proste związki, takie jak aminokwasy, mogły ostatecznie stać się samowystarczalne:
Kolejne kroki od aminokwasów stanowiły poważny problem, a żadna z różnych ścieżek teoretycznych nie została z powodzeniem symulowana od maja 2019 r.
Specyficzne problemy z drugą częścią abiogenezy
Nie ma wątpliwości, że a symulacja wczesnej atmosfery ziemskiej Potrafi wytwarzać stosunkowo złożone cząsteczki, które są budulcem cząsteczek organicznych występujących w żywych komórkach. Istnieje jednak kilka problemów z przejściem od złożonych cząsteczek do rzeczywistych form życia. Obejmują one:
Jeśli abiogeneza nie zachodzi w sposób opisany w teorii, należy rozważyć alternatywne pomysły.
Pierwsze życie: alternatywne teorie początków życia na Ziemi
Ponieważ pozornie zablokowano postęp w abiogenezie, zaproponowano alternatywne teorie pochodzenia życia. Życie mogło powstać w sposób podobny do teorii abiogenezy, ale w otwory geotermalne pod wodą lub w obrębie Skorupa Ziemskai mogło się to zdarzyć kilka razy w różnych miejscach. Żadna z tych teorii nie ma większego wsparcia danych twardych niż klasyczna abiogeneza.
W innej teorii, która całkowicie porzuca abiogenezę, naukowcy zaproponowali, że złożone związki organiczne lub kompletne formy życia, takie jak wirusy, mogły zostać dostarczone na Ziemię przez meteoryty lub komety. Wczesna Ziemia (prymitywna Ziemia) została poddana ciężkim bombardowaniom w czasie Hadeanu (około 4 do 4,6 miliarda lat temu), kiedy mogło zacząć się życie.
Bez bardziej twardych danych jedynym wnioskiem jest to, że dokładnie to, jak powstało życie na Ziemi, wciąż pozostaje tajemnicą.