ABIOTINĖS SINTEZĖS TEORIJA: PAGRINDINĖS SAVYBĖS - BIOLOGIJA - 2025

Abiotinis sintezė teorija yra postulatą, kad siūlo, kad gyvenimą kilęs iš negyvosios junginių (abiotiškas = negyvosios). Tai rodo, kad pamažu gyvybė kilo dėl organinių molekulių sintezės. Tarp šių organinių molekulių išsiskiria aminorūgštys, kurios yra sudėtingesnių struktūrų pirmtakai, iš kurių susidaro gyvos ląstelės.

Tyrėjai, pasiūlę šią teoriją, buvo rusų mokslininkas Aleksandras Oparinas ir britų biochemikas Johnas Haldane'as. Kiekvienas iš šių mokslininkų, tirdamas savarankiškai, priėjo prie tos pačios hipotezės: kad gyvybė Žemėje atsirado iš organinių ir mineralinių junginių (negyvųjų medžiagų), kurie anksčiau egzistavo primityvioje atmosferoje.

Johnas Haldane'as, vienas iš Abiotinės sintezės teorijos iniciatorių

Iš ko tai susideda?

Abiotinės sintezės teorija nustato, kad gyvybė Žemėje atsirado dėl tuo metu atmosferoje buvusių neorganinių ir organinių junginių mišinio, kuriame buvo vandenilio, metano, vandens garų, anglies dioksidas ir amoniakas.

Oparino ir Haldano teorija

Oparinas ir Haldanas manė, kad ankstyvojoje Žemėje buvo redukuojanti atmosfera; tai yra atmosfera, kurioje mažai deguonies, kur esančios molekulės linkusios paaukoti savo elektronus.

Vėliau atmosfera pamažu keisis ir atsiras paprastos molekulės, tokios kaip molekulinis vandenilis (H2), metanas (CH4), anglies dioksidas (CO2), amoniakas (NH3) ir vandens garai (H2O). Šiomis sąlygomis jie pasiūlė:

- Paprastos molekulės galėjo reaguoti, naudodamos saulės spindulių energiją, audrų elektros iškrovas, Žemės šerdies šilumą, be kitų rūšių energijos, kuri galiausiai paveikė fizikines ir chemines reakcijas.

- Tai paskatino vandenynuose plūduriuojančių koacervatų (molekulių sistemų, iš kurių kilo gyvybė, pasak Oparino) susidarymą.

- Šiame „primityviame sultinyje“ būtų tinkamos sąlygos, kad statybiniai blokai būtų buvę sujungiami vėlesnėse reakcijose.

- Didesnės ir sudėtingesnės molekulės (polimerai), tokios kaip baltymai ir nukleorūgštys, buvo suformuotos iš šių reakcijų, kurias tikriausiai palankiai vertina vandens buvimas baseinuose prie vandenyno.

- Šie polimerai galėjo būti surinkti į vienetus ar struktūras, kuriuos būtų galima prižiūrėti ir atkartoti. Oparinas manė, kad jos galėjo būti baltymų, suskirstytų į metabolizmą, „kolonijomis“, o Haldanas pasiūlė, kad makromolekulės būtų uždaromos membranose ir sudarytų į ląsteles panašias struktūras.

Teorijos samprotavimai

Informacija apie šį modelį tikriausiai nėra visai teisinga. Pavyzdžiui, dabar geologai mano, kad ankstyva atmosfera nesitraukė, ir neaišku, ar tvenkiniai vandenyno pakraštyje yra tikėtina vieta pirmą kartą pasirodžius gyvybei.

Vis dėlto pagrindinė idėja „palaipsniui ir spontaniškai formuoti paprastų molekulių grupes, tada formuoti sudėtingesnes struktūras ir galiausiai įgyti gebėjimą savarankiškai replikuoti“ išlieka daugumos hipotezių apie šių medžiagų kilmę pagrindas. tikrasis gyvenimas.

Abiotinės sintezės teoriją palaikantys eksperimentai

Milleris ir Urey eksperimentas

1953 m. Stanley Milleris ir Haroldas Urey atliko eksperimentą, kad patikrintų Oparino ir Haldanės idėjas. Jie nustatė, kad organinės molekulės gali būti gaminamos savaime, esant redukcinėms sąlygoms, panašioms į anksčiau aprašytas ankstyvosios Žemės savybes.

Milleris ir Urey sukūrė uždarą sistemą, kurioje buvo tam tikras kiekis pašildyto vandens ir dujų, kurios, kaip manoma, ankstyvojoje Žemės atmosferoje gausu: metanas (CH4), anglies dioksidas (CO2) ir amoniakas (NH3).

Norėdami sumodeliuoti žaibolaidžius, kurie galėjo suteikti energijos, reikalingos cheminėms reakcijoms, kurių metu įvyko sudėtingesni polimerai, Milleris ir Urey savo elektrinėje bandymo sistemoje pasiuntė elektrą.

Milleris ir Urey eksperimentas

Po savaitės eksperimento, Milleris ir Urey atrado, kad buvo suformuotos įvairių rūšių aminorūgštys, cukrūs, lipidai ir kitos organinės molekulės.

Trūko didelių, sudėtingų molekulių, tokių kaip DNR ir baltymai. Tačiau Millerio-Urey eksperimentas parodė, kad bent keletas šių molekulių statybinių blokų iš paprastų junginių galėjo susidaryti spontaniškai.

Juano Oró eksperimentas

Tęsdamas gyvybės ištakų paiešką, ispanų mokslininkas Juanas Oró panaudojo savo biochemines žinias, kad laboratorinėmis sąlygomis sintezuotų kitas gyvybiškai svarbias molekules.

Oró atkartojo Millerio ir Urey eksperimento, kuriame dideliais kiekiais gaunami cianido dariniai, sąlygas.

Naudodamas šį produktą (vandenilio cianido rūgštį), taip pat amoniaką ir vandenį, šis tyrėjas sugebėjo susintetinti adenino molekules, vieną iš 4 azoto turinčių DNR bazių ir vieną iš ATP komponentų, pagrindinę molekulę, skirtą suteikti energiją daugumai gyvų būtybių. .

Kai šis radinys buvo paskelbtas 1963 m., Jis turėjo ne tik mokslinį, bet ir populiarų poveikį, nes jis parodė spontanišką nukleotidų atsiradimo galimybę ankstyvojoje Žemėje be jokios išorinės įtakos.

Jam taip pat pavyko susintetinti, atkuriant laboratorijoje aplinką, panašią į egzistavusią primityviame Žemėje, kitus organinius junginius, daugiausia lipidus, kurie yra ląstelių membranų dalis, kai kuriuos baltymus ir aktyvius fermentus, svarbius metabolizmui.

Sydney Fox eksperimentas

1972 m. Sydney Fox ir jo bendradarbiai atliko eksperimentą, kuris leido jiems sukurti struktūras, turinčias membranos ir osmosines savybes; tai yra, panašios į gyvas ląsteles, kurias jos vadino proteinoidinėmis mikrosferulėmis.

Naudodami sausą aminorūgščių mišinį, jie kaitino juos iki vidutinės temperatūros; tokiu būdu jie pasiekė polimerų formavimąsi. Šie polimerai, ištirpinti druskos tirpale, suformavo mažus lašelius bakterijos ląstelės, galinčios įvykdyti tam tikras chemines reakcijas.

Šios mikrosferos turėjo pralaidų dvigubą apvalkalą, panašų į dabartines ląstelių membranas, tai leido jiems hidruoti ir dehidratuoti, atsižvelgiant į aplinkos, kurioje jie buvo, pokyčius.

Visi šie stebėjimai, gauti tiriant mikrosfeules, parodė idėją apie procesų, kurie galėjo sukelti pirmąsias ląsteles, tipą.

Alfonso Herreros eksperimentas

Kiti tyrėjai patys bandė atkartoti molekulines struktūras, kurios sukėlė pirmąsias ląsteles. Meksikos mokslininkui Alfonsui Herrerai pavyko dirbtinai sukurti struktūras, kurias jis vadino sulfobiosais ir koloidais.

„Herrera“ naudojo medžiagų, tokių kaip amonio sulfocianidas, amonio tiosanatas ir formaldehidas, mišinius, su kuriais jis galėjo sintetinti mažos, didelės molekulinės masės struktūras. Šios sieros turtingos struktūros buvo organizuotos panašiai kaip gyvosios ląstelės, todėl jis jas vadino sulfobijomis.

Panašiai jis sumaišė alyvuogių aliejų ir benziną su nedideliais kiekiais natrio hidroksido, kad būtų sukurtos kitokio tipo mikrostruktūros, kurios buvo organizuotos panašiai kaip pirmuonys; jis pavadino šiuos mikrosferų kolpoidus.

Nuorodos

1. Carranza, G. (2007). Biologija I. Redakcijos slenkstis, Meksika.
2. Flores, R., Herrera, L. ir Hernández, V. (2004). 1 biologija (1-asis leidimas). „Progreso“ redakcija.
3. Fox, SW (1957). Spontaniškos kartos cheminė problema. „Journal of Chemical Education“, 34 (10), 472–479.
4. Fox, SW, ir Harada, K. (1958). Terminė aminorūgščių kopolimerizacija į produktą, primenantį baltymus. Mokslas, 128, 1214.
5. Gama, A. (2004). Biologija: biogenezė ir mikroorganizmai (2-asis leidimas). „Pearson Education“.
6. Gama, A. (2007). I biologija: konstruktyvistinis požiūris (3-asis leidimas). „Pearson Education“.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Oparino-haldano hipotezė. Gyvenimo kilmė: XX amžiaus orientyrai. Atkurta iš: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). Nauja gyvenimo kilmės ir prigimties teorija. Mokslas, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., ir Cleaves, HJ (2016). Alfonsas Luisas Herrera ir evoliucijos pradžiamokslis bei gyvenimo pradžios Meksikoje studijos. Žurnalas apie molekulinę evoliuciją, 83 (5–6), 193–203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey ir ne tik: ką per pastaruosius 60 metų sužinojo apie prebiotinių organinių sintezių reakcijas? Metinė Žemės ir planetų mokslų apžvalga, 41, 207–229.
11. Miller, S. (1953) Amino rūgščių gamyba esant galimoms primityvioms Žemės sąlygoms. Mokslas 117: 528–529
12. Milleris, SL (1955). Kai kurių organinių junginių gamyba esant galimoms primityvioms žemės sąlygoms. Amerikos chemijos draugijos žurnalas.
13. Miller, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976). Organinių junginių kilmė primityvioje žemėje ir meteorituose. Žurnalas apie molekulinę evoliuciją, 9 (1), 59–72.
14. Oñate, L. (2010). Biologija 1, 1 tomas. „Cengage“ mokymosi redaktoriai.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Prebiotinė metionino ir kitų sieros turinčių organinių junginių sintezė primityvioje žemėje: šiuolaikinis pakartotinis įvertinimas, remiantis neskelbtu 1958 m. Stanley Millerio eksperimentu. Gyvenimo ištakos ir biosferų evoliucija, 41 (3), 201–212.