Sisältö
- Abiogeneesi, määritelmä ja yleiskatsaus
- Abiogeneesi ei ole spontaania sukupolvea
- Abiogeneesin teoreettinen perusta
- Abiogeneesin kokeellinen perusta
- Lisää teoreettisia selityksiä abiogeneesistä
- Erityiset ongelmat abiogeneesin toisessa osassa
- Ensimmäinen elämä: Vaihtoehtoiset teoriat elämän alkuperästä maapallolla
Vaikka Charles Darwinsin evoluutioteorian aiheena on, kuinka lajit muuttuvat sopeutuakseen ympäristöönsä, se ei käsittele kysymystä siitä, kuinka elämä alun perin alkoi. Yhdessä vaiheessa, varmasti kun planeetta oli vielä kuuma ja sula, maapallolla ei ollut elämää, vaikka tiedämme, että elämä kehittyi myöhemmin.
Kysymys on, miten aikaiset maapallon elämänmuodot syntyivät?
On olemassa useita teorioita siitä, kuinka elävien organismien perusrakenteet syntyivät. Mekanismi siitä, kuinka elottomasta aineesta tuli itsetoistuvat elävät organismit ja sitten monimutkaisia elämänmuotoja ei ymmärretä täysin.
Siinä on joitain aukkoja, mutta elämän alkuperä käsittelee mielenkiintoisia käsitteitä ja aloittaa selityksen.
Abiogeneesi, määritelmä ja yleiskatsaus
elämän alkuperä on luonnollinen prosessi, jolla elävät organismit syntyivät ei-elävistä orgaanisista molekyyleistä. Yksinkertaiset elementit yhdistetään yhdisteiden muodostamiseksi; yhdisteet muuttuivat rakenteellisemmiksi ja osallistuivat eri aineisiin. Lopulta muodostuneet ja linkitetyt yksinkertaiset orgaaniset yhdisteet tuottivat monimutkaisia molekyylejä, kuten aminohappoja.
Aminohapot ovat proteiinien rakennuspalikoita, jotka muodostavat perustan orgaanisille prosesseille. Aminohapot olisivat voineet yhdistyä proteiiniketjujen muodostamiseksi. Nämä proteiinit olisivat voineet tulla itsestään replikoiviksi ja muodostavat perustan yksinkertaisille elämänmuodoille.
Tällaista prosessia ei voitu tapahtua maan päällä tänään, koska tarvittavia olosuhteita ei enää ole. Orgaanisten molekyylien luominen edellyttää lämminliemen läsnäoloa, joka sisältää aineita, joita näiden orgaanisten molekyylien esiintyminen edellyttää.
Elementtien ja yksinkertaisten yhdisteiden, kuten vedyn, hiilen, fosfaattien ja sokereiden, kaikkien on oltava läsnä yhdessä. energialähde, kuten ultraviolettisäteet tai salamapurkaukset auttaisi heitä sitoutumaan. Tämän kaltaiset olosuhteet ovat saattaneet olla olemassa 3,5 miljoonaa vuotta sitten, kun elämän maan päällä uskotaan alkaneen. Abiogeneesi kuvaa yksityiskohtaisesti mekanismeja, kuinka tämä olisi voinut tapahtua.
Aiheeseen liittyvä sisältö: Louis Pasteur: Elämäkerta, keksinnöt, kokeet ja tosiasiat
Abiogeneesi ei ole spontaania sukupolvea
Sekä abiogeneesi että spontaani sukupolvi viittaavat siihen, että elämä voi ovat peräisin elottomasta aineesta, mutta näiden kahden yksityiskohdat ovat täysin erilaisia. Vaikka abiogeneesi on pätevä teoria, jota ei ole kiistetty, spontaani sukupolvi on vanhentunut uskomus, jonka on osoitettu olevan väärä.
Nämä kaksi teoriaa eroavat kolmella pääasiallisella tavalla. Abiogeneesiteorian mukaan:
Spontaanin sukupolven teoria toteaa seuraavaa:
Tutkijat uskoivat tavanomaiseen sukupolveen, mutta nykyään edes kansalaiset eivät enää usko, että kärpäset tulevat mätää lihaa tai hiiret tulevat roskista. Jotkut tutkijat kysyvät myös, onko abiogeneesi pätevä teoria, mutta he eivät ole kyenneet ehdottamaan parempaa vaihtoehtoa.
Abiogeneesin teoreettinen perusta
Venäjän tiedemies Alexander Oparin ehdotti ensimmäistä kertaa, kuinka elämä voi syntyä, vuonna 1924 ja itsenäisesti taas brittiläinen biologi J.B.S. Haldane vuonna 1929. Molemmat olettivat, että varhaisessa maapallossa oli ympäristö, jossa oli runsaasti ammoniakkia, hiilidioksidia, vetyä ja hiiltä, orgaanisten molekyylien rakennuspalikoita.
Ultraviolettisäteet ja salama tuottivat energiaa kemiallisiin reaktioihin, joiden avulla nämä molekyylit voivat linkittyä toisiinsa.
Tyypillinen reaktioketju etenee seuraavasti:
Vaikka teoria esitti johdonmukaisia ja uskottavia käsitteitä, jotkut vaiheet osoittautui vaikeaksi suorittaa laboratorio-olosuhteissa, jotka yrittivät simuloida varhaisessa maapallossa olevia.
Aiheeseen liittyvä sisältö: Nukleiinihappojen alkuaineet
Abiogeneesin kokeellinen perusta
1950-luvun alkupuolella yhdysvaltalainen jatko-opiskelija Stanley Miller ja hänen jatko-ohjaaja Harold Urey päättivät testata Oparin-Haldanen abiogeneesiteorian luomalla uudelleen varhaisen maan ympäristön. He sekoittivat teorian mukaiset yksinkertaiset yhdisteet ja elementit ilmaan ja purkivat kipinöitä seoksen läpi.
Kun he analysoivat saatuja kemiallisia reaktiotuotteita, he pystyivät havaitsemaan aminohapot, jotka on luotu simulaation aikana. Tämä todiste siitä, että teorian ensimmäinen osa oli oikein, tuki myöhempiä kokeita, jotka yrittivät luoda aminohapoista replikoivia molekyylejä. Nämä kokeet epäonnistuivat.
Myöhemmissä tutkimuksissa havaittiin, että varhaisen maan prebioottisessa ilmakehässä oli todennäköisesti enemmän happea ja vähemmän muita avainaineita kuin Miller-Urey-kokeessa käytetyssä näytteessä. Tämä johti kysymykseen siitä, olivatko päätelmät edelleen päteviä.
Siitä lähtien joissakin kokeissa, joissa käytetään korjattua ilmakehän koostumusta, on löydetty myös orgaanisia molekyylejä, kuten aminohappoja, mikä tukee alkuperäisiä päätelmiä.
Aiheeseen liittyvä sisältö: Luonnollinen valinta: määritelmä, Darwinsin teoria, esimerkit ja tosiasiat
Lisää teoreettisia selityksiä abiogeneesistä
Jopa kun todetaan, että olosuhteet yksinkertaisten orgaanisten yhdisteiden tuottamiseksi olivat olemassa prebioottinen maa, polku eläviin soluihin on ollut kiistanalainen. On olemassa kolme mahdollista tapaa, jolla suhteellisen yksinkertaiset yhdisteet, kuten aminohapot, voivat lopulta tulla itsensä ylläpitäväksi elämäksi:
Vaiheet aminohapoista eteenpäin olivat vakava ongelma, eikä mitään toista teoreettista tietä ole toukokuusta 2019 lähtien onnistuneesti simuloitu.
Erityiset ongelmat abiogeneesin toisessa osassa
Ei ole epäilystäkään siitä, että a varhaisen maapallon ilmakehän simulointi voi tuottaa suhteellisen monimutkaisia molekyylejä, jotka ovat rakennuspalikoita orgaanisista molekyyleistä, joita löytyy elävistä soluista. Monimutkaisista molekyyleistä pääsyyn todellisiin elämänmuotoihin liittyy kuitenkin useita ongelmia. Nämä sisältävät:
Jos abiogeneesi ei tapahdu teorian kuvaamalla tavalla, vaihtoehtoisia ideoita on harkittava.
Ensimmäinen elämä: Vaihtoehtoiset teoriat elämän alkuperästä maapallolla
Kun abiogeneesin eteneminen näyttäisi olevan tukossa, on ehdotettu vaihtoehtoisia teorioita elämän alkuperälle. Elämä on saattanut alkunsa samalla tavalla kuin abiogeneesiteoria, mutta vuonna geotermiset tuuletusaukot meren alla tai Maapallon kuori, ja se on saattanut tapahtua useita kertoja eri paikoissa. Yhdelläkään näistä teorioista ei ole kovempaa tukea kuin klassisessa abiogeneesissä.
Toisessa teoriassa, joka hylkää abiogeneesin kokonaan, tutkijat ovat ehdottaneet, että kompleksiset orgaaniset yhdisteet tai täydelliset elämänmuodot, kuten virukset, ovat saattaneet toimittaa maapallolle meteoriitit tai komeetat. Varhainen maa (primitiivinen maa) altistettiin voimakkaille pommituksille Hadean aikana (noin 4–4,6 miljardia vuotta sitten), jolloin elämä oli saattanut alkaa.
Ilman enemmän kovia tietoja, ainoa johtopäätös on, että tarkalleen kuinka elämä maapallolla sai alkunsa, on edelleen mysteeri.