HIDROTERMINĖ HIPOTEZĖ: KAS TAI YRA, FONAS IR KRITIKA - BIOLOGIJA - 2025

Į hidroterminėms hipotezė siekiama paaiškinti primityvias sąlygas, kuriomis pirmieji gyvybės formos kilęs Žemės planetoje, siūlo kaip pagrindinį nustatymą karštųjų versmių įsikūręs vandenynų gelmes.

Nustatyta daugybė terminių vandens šaltinių, kurių temperatūra siekia 350 ° C, ir ten gyvena tipiška šių sąlygų fauna, pavyzdžiui, dvigeldžiai, kirminai, vėžiagyviai, kiaulės ir kai kurie dygiaodžiai (jūrų žvaigždės ir jų giminaičiai).

Šie įrodymai leidžia manyti, kad gilioji vandenynų aplinka tikriausiai buvo tinkama gyvybės kilmei, o ankstyviausios gyvybės formos buvo chemoautotrofiniai mikroorganizmai.

Be to, verdančiame vandenyje gyvena daugybė chemosintetinių bakterijų, kurios savo energiją išskiria iš sieros medžiagų, kurių gausu tokio tipo aplinkoje.

Chemosintetinės bakterijos atlieka gamintojo funkcijas ekosistemose ir yra maisto grandinės pagrindas, panašios į augalų vaidmenį tipiškose ekosistemose.

Idėjos, susijusios su hidrotermine hipoteze, ėmė kilti 1977 m. Pradžioje, kai tyrėjas Corlissas tiesiogiai stebėjo hidrotermines sistemas, esančias Galapagų salose.

Pagrindinės ir alternatyvios teorijos

Keletą dešimtmečių tyrėjai pasiūlė dešimtis teorijų, kuriomis siekiama paaiškinti gyvybės kilmę ir palankią aplinką, kurioje ji turėjo išsivystyti. Kaip kilo gyvybė, buvo vienas seniausių ir prieštaringiausiai vertinamų mokslinių klausimų.

Kai kurie autoriai palaiko pirminę metabolizmo kilmę, o oponentai palaiko genetinę kilmę.

Panspermija

1900-ųjų viduryje garsus mokslininkas Arrhenijus pasiūlė panspermijos teoriją arba kosmologinę teoriją. Ši idėja kelia gyvybės kilmę dėl erdvinių mikroorganizmų atvykimo iš planetos, kurioje anksčiau egzistavo gyvybė.

Logiška, kad kosmologinė teorija nepateikia idėjų, kurios išspręstų problemą, nes nepaaiškina, kaip nežemiškasis gyvenimas atsirado minėtoje hipotetinėje planetoje.

Be to, mažai tikėtina, kad mikroskopiniai subjektai, kolonizavę prebiotinę aplinką, išgyveno kosmoso sąlygas, kol pasiekė Žemės planetą.

Abiotiniai modeliai

Abiotiniai modeliai rodo, kad gyvybė atsirado ne iš „mikrostruktūrų“, kaip pereinamųjų formų tarp organinių molekulių ir ankstyvųjų gyvybės formų. Tarp pagrindinių šios teorijos gynėjų yra Oparinas, Sydney W. Foxas ir Alfonso F. Herrera.

Anot Oparino ir Haldane'o, koacervatai yra gyvenimo pirmtakai, kuriuos riboja plazminė membrana, leidžianti sąveikauti su jų aplinka. Anot autorių, jie atsirado prieš molekules, kurios perduoda genetinę informaciją: DNR ar RNR.

Savo ruožtu Stanley Milleris ir Haroldas Urey sugebėjo sukurti išradingą sistemą, mėgdžiojančią „primityvią gyvenimo atmosferą“. Hipotetinėje atmosferoje esantys komponentai, labai skirtingi nei dabartiniai, veikdami šilumą ir įtampą galėjo sintetinti gyvybiškai svarbias organines molekules (tokias kaip amino rūgštys).

Lapė sugebėjo gauti mikrosferas, kurių dydis buvo panašus į bakterijas, veikdamas aminorūgštis šilumos šaltiniu.

Tuo pačiu būdu kiti tyrėjai pasiekė organinių molekulių sintezę, panaudodami neorganines molekules kaip žaliavą, taip paaiškindami gyvybės kilmę iš abiotinės aplinkos.

RNR pasaulis

Kita gyvybės kilmės pozicija pagrindiniu įvykiu sukelia molekulių, turinčių genetinę informaciją, atsiradimą. Įvairūs autoriai gina gyvybės kilmę nuo RNR ir teigia, kad ši molekulė tuo pačiu metu tarnavo kaip šablonas ir katalizatorius.

Didžiausi įrodymai yra ribosomų, RNR molekulių, galinčių katalizuoti reakcijas, egzistavimas ir tuo pačiu saugoti informaciją jų nukleotidų sekoje.

Iš ko tai susideda?

Hidroterminė hipotezė siūlo šias ekstremalias vandens aplinkas kaip tinkamą vietą organinių junginių, kurie lėmė gyvų organizmų kilmę Žemėje, sintezei.

Šios teorijos autoriai remiasi Archean fosilijomis, moderniomis povandeninėmis hidroterminėmis ventiliacijos sistemomis ir teoriniais bei eksperimentiniais stebėjimais.

Hidroterminės sistemos pasižymi dideliais energijos srautais, labai mažinančia aplinka ir gausu mineralinių molių, kurie yra idealūs paviršiai katalitinėms reakcijoms. Be to, jis turi aukštą CH ₄ , NH ₃ , H ₂ ir skirtingų metalų koncentracijas.

Hipotezė susideda iš eilės konversijai CH ₄ , NH ₃ , H ₂ į amino rūgščių, šių į baltymų ir po to į daugiau sudėtingų polimerų, kol pasiekiamas struktūrinį medžiagų apykaitą ir gyvi organizmai.

Tiriant Prekambrijos uolienų fosilijas, povandeniniuose hidroterminiuose agregatuose aptiktos ląstelėms būdingos struktūros, susidariusios maždaug prieš 3,5–3,8 milijardo metų.

Priešingai nei ankstesnėse hipotezėse, „pirminio sultinio“ modelyje hidroterminė hipotezė siūlo šilumą kaip energijos šaltinį, o ne ultravioletinius spindulius ir elektros iškrovas. Be to, šis modelis siūlo aplinkos gradientus, susijusius su temperatūra, pH ir chemine koncentracija.

Teorijos kritika

Nors hidroterminė hipotezė turi keletą pagrįstų argumentų, ji nėra visuotinai priimta. Viena iš kritikų dėl gyvybės kilimo karštame šaltinyje yra informacijos apie prebiotikų eros geologinius modelius nenuoseklumas ir trūkumas.

Panašiai ir gyvybiškai svarbios molekulės, tokios kaip nukleorūgštys, baltymai ir membranos, būtų greitai sunaikintos dėl aukštos hidroterminės aplinkos temperatūros.

Tačiau taip pat tikėtina, kad pirmosios gyvybės formos buvo termostabilios, panašios į termofilinius organizmus, kurie šiandien gyvena ekstremalioje aplinkoje.

Kita vertus, iškyla dar viena problema, susijusi su komponentų koncentracija. Vargu, ar gyvybė galėjo išsivystyti prebiotinių vandenynų platybėse, kur biomolekulės būtų labai skiedžiamos ir pasklidusios.

Kad aplinka būtų tinkama gyvybės kilmei, ji turi skatinti molekulių sąveiką, kad jos sudarytų sudėtingesnius darinius; jų neskieskite, kaip nutiktų giliame vandenyne.

Hidroterminės teorijos šalininkai teigia, kad gyvybė galėjo kilti apibrėžtose vietose, kurios neleido praskiesti naujai susidariusių molekulių, tokių kaip krateriai.

Nuorodos

1. Chatterjee, S. (2016). Simbiotinis gyvybės kilmės vaizdas hidroterminio smūgio krateryje - ežeruose. Fizinė chemija Cheminė fizika, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA, ir Hoffman, SE (1981). Hipotezė apie ryšius tarp povandeninių karštųjų versmių ir gyvenimo žemėje kilmės. „Oceanologica Acta“, specialusis leidimas.
3. Holm, NG (1992). Kodėl hidroterminės sistemos siūlomos kaip tikėtina aplinka gyvybės kilmei? „Jūrų hidroterminės sistemos ir gyvybės kilmė“ (p. 5–14). Springeris, Dordrechtas.
4. Jheeta, S. (2017). Gyvenimo atsiradimo peizažas. Gyvenimas, 7 (2), 27.
5. Lanier, KA, ir Williams, LD (2017). Gyvenimo kilmė: modeliai ir duomenys. Žurnalas apie molekulinę evoliuciją, 84 (2), 85–92.