AZ ABIOTIKUS SZINTÉZIS ELMÉLETE: FŐBB JELLEMZŐK - BIOLÓGIA - 2025

Az abiotikus szintézis elmélet egy olyan posztulátum, amely azt sugallja, hogy az élet nem élő vegyületekből származik (abiotikus = nem élő). Arra utal, hogy az élet fokozatosan a szerves molekulák szintéziséből származik. Ezen szerves molekulák közül az aminosavak kiemelkednek, amelyek elősegítik a bonyolultabb struktúrákat, amelyek élő sejteket eredményeznek.

A kutatók, akik ezt az elméletet javasolták, Alexander Oparin orosz tudós és John Haldane brit biokémikus volt. Ezen tudósok mindegyike egyedül vizsgálta ugyanazt a hipotézist: a Földön az élet eredete olyan szerves és ásványi vegyületekből származik (nem élő anyagok), amelyek korábban a primitív légkörben léteztek.

John Haldane, az Abiotic Synthesis Theory egyik promótere

Miből áll?

A abiotikus szintézis elmélet megállapítja, hogy a Földön az élet eredete az abban az időben a légkörben levő szervetlen és szerves vegyületek keverékéből származott, amelyet hidrogén, metán, vízgőz töltött be, szén-dioxid és ammónia.

Oparin és haldanai elmélet

Oparin és Haldane szerint a korai Földnek redukáló légköre volt; vagyis egy kevés oxigénnel rendelkező légkör, ahol a jelenlévő molekulák hajlamosak elektronok adományozására.

Ezt követően a légkör fokozatosan megváltozik, és olyan egyszerű molekulákat eredményez, mint például molekuláris hidrogén (H2), metán (CH4), szén-dioxid (CO2), ammónia (NH3) és vízgőz (H2O). Ilyen feltételek mellett a következőket javasolták:

- Az egyszerű molekulák reagálhattak volna a nap sugarai által felhasznált energiával, a viharok elektromos kisüléseivel, a Föld magjának hőjével, más olyan energiatípusok mellett, amelyek végül befolyásolták a fizikai-kémiai reakciókat.

- Ez elősegítette az óceánokban úszó koacervátumok kialakulását (olyan molekuláris rendszerek, amelyekből az élet származik, Oparin szerint).

- Ebben a "primitív levesben" a feltételek megfelelőek lennének, hogy az építőelemeket a következő reakciók során össze lehessen kombinálni.

- Nagyobb és összetettebb molekulák (polimerek), például fehérjék és nukleinsavak képződtek ezekből a reakciókból, valószínűleg előnyben részesítve az óceán melletti medencékben lévő víz jelenlétét.

- Ezeket a polimereket karbantartható és replikálható egységekké vagy szerkezetekké lehet összeállítani. Oparin úgy vélte, hogy lehetnek fehérjék "kolóniái", amelyek az anyagcserét végzik, és Haldane javasolta, hogy a makromolekulák membránokba záródjanak, hogy sejtszerű szerkezeteket képezzenek.

Az elmélet megfontolása

A modell részletei valószínűleg nem egészen pontosak. Például a geológusok ma úgy vélik, hogy a korai légkör nem zsugorodott, és nem világos, hogy az óceán szélén lévő tavak valószínűleg-e az élet első megjelenésének helyszínére.

A "hipotézisek" alapjául szolgáló hipotézisek középpontjában továbbra is az az alapvető ötlet, hogy "egyszerű molekulák csoportjainak fokozatos és spontán kialakulása, majd összetettebb struktúrák kialakítása és végül az önmaga replikálódási képességének megszerzése" áll, a tényleges élet.

Az abiotikus szintézis elméletét támogató kísérletek

Miller és Urey kísérletezik

1953-ban Stanley Miller és Harold Urey kísérletet végzett az Oparin és Haldane ötleteinek tesztelésére. Megállapították, hogy a szerves molekulák spontán módon termelődhetnek olyan redukáló körülmények között, mint a korábban leírt korai Föld körülményei.

Miller és Urey zárt rendszert épített fel, amely bizonyos mennyiségű fűtött vizet és olyan gázok keverékét tartalmazta, amelyekről azt gondoltak, hogy bőségesek a Föld korai légkörében: metán (CH4), szén-dioxid (CO2) és ammónia (NH3).

A villámcsavarok szimulálására, amelyek biztosíthatták a kémiai reakciókhoz szükséges energiát, amely a bonyolultabb polimerek kialakulásához vezet, Miller és Urey elektromos kisüléseket küldött egy elektródon keresztül kísérleti rendszerükbe.

Miller és Urey kísérletezik

A héten át tartó kísérlet után Miller és Urey rájött, hogy különféle típusú aminosavak, cukrok, lipidek és más szerves molekulák képződtek.

Nagy, összetett molekulák - mint például a DNS és a fehérje - hiányoztak. A Miller-Urey kísérlet azonban kimutatta, hogy ezeknek a molekuláknak legalább néhány építőeleme spontán módon képezhető egyszerű vegyületekből.

Juan Oró kísérlete

Az élet eredetének kutatásával folytatva, Juan Oró spanyol tudós biokémiai ismereteit felhasználta az élet szempontjából fontos egyéb szerves molekulák laboratóriumi körülmények közötti szintéziséhez.

Oró megismételte a Miller és Urey kísérlet feltételeit, amelyek nagy mennyiségben termelnek cianidszármazékokat.

E termék (hidrogén-ciansav), valamint ammónia és víz felhasználásával képes volt adenin molekulákat szintetizálni, a DNS négy nitrogéntartalmú bázisának egyikét és az ATP egyik alkotóelemét, amely alapvető molekula, hogy energiát biztosítson a legtöbb élő lény számára..

Amikor ezt a megállapítást 1963-ban tették közzé, nemcsak tudományos, hanem népszerű hatással is volt, mivel kimutatta a nukleotidok spontán megjelenésének lehetőségét a korai Földön, külső befolyás nélkül.

Sikerült szintézise, ​​a laboratóriumban olyan környezet kialakítását is, amely hasonló volt a primitív Földön, más szerves vegyületeket, elsősorban a sejtmembránok részét képező lipideket, néhány fehérjét és az anyagcseréhez fontos aktív enzimet.

Sydney Fox kísérlet

1972-ben Sydney Fox és munkatársai kísérletet hajtottak végre, amely lehetővé tette számukra membrán- és ozmotikus tulajdonságokkal rendelkező struktúrák létrehozását; vagyis hasonlóan az élő sejtekhez, amelyeket proteinoid mikroszféráknak hívtak.

Az aminosavak száraz keverékével melegítik őket közepes hőmérsékletre; így elérték a polimerek képződését. Ezeknek a polimereknek a sóoldatban való feloldása után apró cseppecskéket képeznek olyan baktériumsejtekben, amelyek képesek bizonyos kémiai reakciókat végrehajtani.

Ezeknek a mikrogömböknek a jelenlegi sejtmembránokhoz hasonlóan permeábilis kettős burkolata volt, amely lehetővé tette számukra a hidratálást és dehidrációt, attól függően, hogy milyen környezetben változtak.

A mikrogömbök vizsgálata során kapott összes megfigyelés megmutatta, hogy milyen folyamatok indíthatták az első sejteket.

Alfonso Herrera kísérlete

Más kutatók saját kísérleteket végeztek annak érdekében, hogy megismételjék azokat a molekuláris szerkezeteket, amelyek az első sejtek kialakulásához vezettek. Alfonso Herrera mexikói tudósnak sikerült mesterségesen létrehoznia azokat a szerkezeteket, amelyeket szulfobiosoknak és colpoidoknak neveztek.

Herrera olyan anyagkeverékeket használt, mint ammónium-szulfocianid, ammónium-tiosanát és formaldehid, amelyekkel kis nagy molekulatömegű szerkezeteket állított elő. Ezek a kénben gazdag struktúrák az élő sejtekhez hasonlóan vannak megszervezve, ezért szulfobianak hívta őket.

Hasonlóképpen, olívaolajat és benzint kevert kis mennyiségű nátrium-hidroxiddal, hogy más típusú mikroszerkezeteket hozzon létre, amelyek hasonlóak voltak a protozoákhoz; ezeket a mikrogömböket kolpoidoknak nevezte el.

Irodalom

1. Carranza, G. (2007). Biológia I. Szerkesztési küszöb, Mexikó.
2. Flores, R., Herrera, L. és Hernández, V. (2004). Biology 1 (1. kiadás). Szerkesztői Progreso.
3. Fox, SW (1957). A spontán generáció kémiai problémája. Journal of Chemical Education, 34 (10), 472–479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958). Az aminosavak termikus kopolimerizációja olyan termékké, amely hasonlít a fehérjére. Science, 128, 1214.
5. Gama, A. (2004). Biológia: Biogenezis és mikroorganizmusok (2. kiadás). Pearson oktatás.
6. Gama, A. (2007). I. Biológia: A konstruktivista megközelítés (3. kiadás). Pearson oktatás.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Az Oparin-Haldane hipotézis. Az élet eredete: a huszadik századi tereptárgyak. Helyreállítva: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). Az élet eredete és természete új elmélete. Science, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., és Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera és az evolúció kezdete és a tanulmányok az élet eredete Mexikóban. Journal of Molecular Evolution, 83 (5-6), 193–203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey és azon túl: Mit tanultak a prebiotikus szerves szintézis reakciói az elmúlt 60 évben? A Föld és Bolygótudomány éves áttekintése, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) Aminosavak előállítása lehetséges primitív Föld körülmények között. Science 117: 528–529
12. Miller, SL (1955). Néhány szerves vegyület előállítása lehetséges primitív földi körülmények között. Az American Chemical Society lapja.
13. Miller, SL, Urey, HC és Oró, J. (1976). A szerves vegyületek eredete a primitív földön és a meteoritokban. Journal of Molecular Evolution, 9. (1), 59–72.
14. Oñate, L. (2010). Biológia 1, 1. kötet. Cengage Learning Editor.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., és Bada, JL (2011). A metionin és más kéntartalmú szerves vegyületek prebiotikus szintézise az primitív földön: kortárs újraértékelés egy nem publikált 1958-as Stanley Miller-kísérlet alapján. Az élet eredete és a bioszféra evolúciója, 41 (3), 201–212.