Основні характеристики теорії абіотичного синтезу

The Теорія абіотичного синтезу є постулатом, який передбачає, що життя походить від неживих сполук (абіотичні = не живі). Це свідчить про те, що життя поступово виникало з синтезу органічних молекул. Серед цих органічних молекул є амінокислоти, які є попередниками більш складних структур, які дають початок живим клітинам.

Дослідниками, які запропонували цю теорію, були російський вчений Олександр Опарін і британський біохімік Джон Халдейн. Кожен з цих вчених, досліджуючи їх самостійно, прийшов до тієї ж гіпотези: що походження життя на Землі походить від органічних і мінеральних сполук (неживої речовини), які раніше існували в примітивній атмосфері..

Індекс

• 1 З чого він складається??
• 2 Теорії Опаріна і Халдейн
  • 2.1 Теоретичні міркування
• 3 Експерименти, що підтримують теорію абіотичного синтезу
  • 3.1 Експеримент Міллера і Юрі
  • 3.2 Експеримент Хуана Оро
  • 3.3 Експеримент Сідней Фокс
  • 3.4 Експеримент Альфонсо Еррери
• 4 Посилання

З чого вона складається??

Теорія абіотичного синтезу свідчить, що походження життя на Землі відбувалося завдяки суміші між неорганічними і органічними сполуками, що перебували в атмосфері того часу, яка заряджалася воднем, метаном, водяною парою, вуглекислий газ і аміак.

Теорія Опаріна і Халдейн

Опарін і Халдейн вважали, що первісна Земля має відновну атмосферу; це атмосфера з невеликою кількістю кисню, де молекули, які були присутні, схильні давати свої електрони.

Згодом атмосфера змінювалася б і поступово призводила до появи простих молекул, таких як молекулярний водень (H2), метан (CH4), вуглекислий газ (CO2), аміак (NH3) і водяна пара (H2O). За цих умов вони запропонували:

- Прості молекули могли реагувати, використовуючи енергію, що надходить від сонячних променів, електричні розряди з бур, тепло від ядра Землі, серед інших видів енергії, які нарешті вплинули на фізико-хімічні реакції.

- Це сприяло утворенню коацерватів (систем молекул, з яких виникла життя, згідно з Опаріним), які плавали в океанах.

- У цьому "примітивному супі" умови були б адекватними, щоб будівельні блоки могли бути об'єднані в подальші реакції.

- З цих реакцій утворювалися більш великі і складніші молекули (полімери), такі як білки і нуклеїнові кислоти, які, ймовірно, сприяли наявності води з калюж біля океану..

- Ці полімери могли б бути зібрані в агрегати або структури, здатні підтримуватися і відтворюватися. Опарін вважав, що вони могли бути "колоніями" згрупованих білків для здійснення метаболізму, і Халдейн припустив, що макромолекули укладаються в мембрани для утворення клітинно-подібних структур..

Розгляд теорії

Деталі цієї моделі, мабуть, не зовсім коректні. Наприклад, зараз геологи вважають, що примітивна атмосфера не зменшувалася, і не зрозуміло, чи є ставки на узбережжі океану можливим місцем для першої появи життя.

Однак основна ідея "поступового і спонтанного утворення груп простих молекул, потім формування більш складних структур і, нарешті, набуття здатності до самостійної реплікації" залишається ядром більшості гіпотез про витоки поточне життя.

Експерименти, що підтримують теорію абіотичного синтезу

Експеримент Міллера і Юрі

У 1953 році Стенлі Міллер і Гарольд Юрі провели експеримент, щоб перевірити ідеї Опаріна і Халдейн. Вони виявили, що органічні молекули можуть виникати спонтанно в умовах зниження, аналогічних описаним раніше примітиву Землі.

Міллер і Урі побудували замкнуту систему, яка містила кількість нагрітої води і суміш газів, які вважалися великими в ранній атмосфері Землі: метан (CH4), вуглекислий газ (CO2) і аміак (NH3)..

Для імітації променів, які могли б забезпечити необхідну енергію для хімічних реакцій, що призвели до виникнення найскладніших полімерів, Міллер і Урі посилали електричні удари через електрод в своїй експериментальній системі..

Після того, як експеримент пройшов протягом тижня, Міллер і Урі виявили, що було сформовано кілька типів амінокислот, цукрів, ліпідів та інших органічних молекул..

Великі, складні молекули, такі як ДНК і білок, відсутні. Проте експеримент Міллера-Урі показав, що принаймні деякі з основних компонентів цих молекул можуть формуватися спонтанно з простих сполук..

Експеримент Хуана Оро

Продовжуючи пошуки витоків життя, іспанський вчений Хуан Оро використовував свої біохімічні знання для синтезу в лабораторних умовах інших органічних молекул, важливих для життя.

Оро відповів умовам експерименту Міллера і Урі, який виробляє ціанідні похідні у великих кількостях.

Використовуючи цей продукт (синильна кислота), а також аміак і воду, цей дослідник міг синтезувати молекули аденіну, одну з 4 азотистих основ ДНК і одну з компонентів АТФ, фундаментальну молекулу для забезпечення енергії більшості живих істот..

Коли цей висновок був опублікований у 1963 році, він не тільки мав науковий, але й популярний вплив, оскільки він продемонстрував можливість спонтанного появи нуклеотидів на примітивній Землі без будь-якого зовнішнього впливу..

Він також зумів синтезувати, відтворюючи в лабораторії середовище, подібне до того, що існувало на початку Землі, інші органічні сполуки, в основному ліпіди, що входять до складу клітинних мембран, деякі білки і активні ферменти, важливі в метаболізмі.

Експеримент Сідней Фокс

У 1972 році Сідней Фокс і його співробітники провели експеримент, який дозволив їм генерувати структури з мембранними і осмотичними властивостями; тобто подібно до живих клітин, які вони називають Білкові мікросфери.

Використовуючи суху суміш амінокислот, вони продовжували нагрівати їх до помірних температур; таким чином вони досягали утворення полімерів. Ці полімери, коли розчиняються у сольовому розчині, утворюють дрібні крапельки розміром з бактеріальної клітини, здатної виконувати певні хімічні реакції.

Ці мікросфери мали подвійну проникну оболонку, подібну до поточних клітинних мембран, що дозволяло їм гідратувати і зневоднювати в залежності від змін середовища, де вони були.

Всі ці спостереження, отримані при вивченні мікросфери, показали уявлення про тип процесів, які могли б виникнути з перших клітин.

Експеримент Альфонсо Еррера

Інші дослідники провели власні експерименти, щоб спробувати повторити молекулярні структури, що дали початок першим клітинам. Альфонсо Еррера, мексиканський вчений, зумів штучно генерувати структури, які він назвав сульфобіосом і колпоидом.

Еррера використовували суміші таких речовин, як сульфоцианид амонію, тіосанат амонію і формальдегід, з якими він був здатний синтезувати невеликі структури високої молекулярної маси. Ці багаті сіркою структури були організовані аналогічно живим клітинам, тому він називав їх сульфобіосами.

Аналогічно, він змішував оливкову олію і бензин з невеликими кількостями гідроксиду натрію, щоб генерувати інші типи мікроструктур, які були організовані аналогічно протозоа; до цих мікросфер він називав їх колпоидами.

Список літератури

1. Carranza, G. (2007). Біологія I. Редакційний поріг, Мексика.
2. Флорес, Р., Еррера, Л. і Ернандес, В. (2004). Біологія 1 (1-е изд.). Редакція Progreso.
3. Fox, S. W. (1957). Хімічна проблема спонтанної генерації. Журнал хімічної освіти, 34(10), 472-479.
4. Fox, S. W., & Harada, K. (1958). Термічна кополімеризація амінокислот до продукту, що утворює білок. Наука, 128, 1214.
5. Гама, А. (2004). Біологія: Біогенез і мікроорганізми (2-е изд.). Освіта Пірсона.
6. Гама, А. (2007). Біологія I: конструктивістський підхід (3-е изд.). Освіта Пірсона.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Гіпотеза Опаріна-Халдеана. В Походження життя: пам'ятки ХХ століття. Отримано з: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). Нова теорія походження та природи життя. Наука, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, H.J. (2016). Альфонсо Луїс Еррера і початок еволюціонізму і досліджень у походженні життя в Мексиці. Журнал молекулярної еволюції, 83(5-6), 193-203.
10. McCollom, T. (2013). Міллер-Урі і далі: Що дізналися про пребіотичних реакціях органічного синтезу за останні 60 років?. Щорічний огляд наук про Землю і планети, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) Виробництво амінокислот при можливих примітивних умовах Землі. Наука 117: 528-529
12. Міллер, С. L. (1955). Виробництво деяких органічних сполук при можливих примітивних земних умовах. Журнал Американського хімічного товариства.
13. Miller, S.L., Urey, H.C. & Oró, J. (1976). Походження органічних сполук на примітивній землі і в метеоритах. Журнал молекулярної еволюції, 9(1), 59-72.
14. Oñate, L. (2010). Біологія 1, том 1. Навчальні редактори Cengage.
15. Parker, E.T., Cleaves, H.J., Callahan, M.P., Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Lazcano, A., & Bada, J.L. (2011). Пребіотичний синтез метіоніну та інших сірковмісних органічних сполук на первісній Землі: Сучасна переоцінка на основі неопублікованого експерименту Стенлі Міллера 1958 року. Витоки життя і еволюції біосфер, 41(3), 201-212.