Lý thuyết chính của Abiogenesis



các sinh sản Nó đề cập đến một loạt các quá trình và các bước khởi nguồn cho các dạng sống đầu tiên trên trái đất, bắt đầu từ các khối monome trơ, theo thời gian được quản lý để tăng độ phức tạp của chúng. Theo lý thuyết này, sự sống nảy sinh từ các phân tử không sống, trong những điều kiện thích hợp.

Có khả năng là sau khi abiogenesis tạo ra các hệ thống sống đơn giản, tiến hóa sinh học sẽ hành động để tạo ra tất cả các dạng sống phức tạp tồn tại ngày nay..

Một số nhà nghiên cứu tin rằng các quá trình abiogenesis nên xảy ra ít nhất một lần trong lịch sử trái đất để tạo ra sinh vật giả thuyết LUCA hoặc tổ tiên chung phổ biến cuối cùng (viết tắt bằng tiếng Anh, tổ tiên chung phổ biến cuối cùng), khoảng 4 tỷ năm trước.

Có ý kiến ​​cho rằng LUCA nên có mã di truyền dựa trên phân tử DNA, với bốn bazơ được nhóm thành ba, được mã hóa cho 20 loại axit amin tạo thành protein. Các nhà nghiên cứu cố gắng tìm hiểu nguồn gốc của sự sống nghiên cứu các quá trình sinh sản đã tạo ra LUCA.

Câu trả lời cho câu hỏi này đã được đặt câu hỏi rộng rãi và thường được bao phủ trong một màn sương bí ẩn và không chắc chắn. Vì lý do này, hàng trăm nhà sinh học đã đề xuất một loạt các lý thuyết liên quan đến sự xuất hiện của một món súp nguyên thủy đến các giải thích liên quan đến xenobiology và astrobiology.

Chỉ số

  • 1 Nó bao gồm những gì??
  • 2 Nguồn gốc của sự sống: lý thuyết
    • 2.1 Lý thuyết về thế hệ tự phát
    • 2.2 Sự từ chối của thế hệ tự phát
    • 2.3 Đóng góp từ Pasteur
    • 2.4 Panspermia    
    • 2.5 Lý thuyết hóa tổng hợp
    • 2.6 Thí nghiệm Miller và Urey
    • 2.7 Sự hình thành polymer
    • 2.8 Điều chỉnh kết quả của Miller và Pasteur
    • 2.9 Thế giới RNA
  • 3 quan niệm hiện tại về nguồn gốc của sự sống
  • 4 Điều khoản sinh học và abiogenesis
  • 5 tài liệu tham khảo

Nó bao gồm những gì??

Lý thuyết về abiogenesis dựa trên một quá trình hóa học mà theo đó các dạng sống đơn giản hơn xuất hiện từ các tiền chất vô hồn.

Người ta cho rằng quá trình abiogenesis xảy ra liên tục, trái ngược với quan điểm xuất hiện đột ngột trong một sự kiện may mắn. Do đó, lý thuyết này giả định sự tồn tại của sự liên tục giữa vật chất không sống và hệ thống sống đầu tiên.

Tương tự như vậy, một loạt các kịch bản khác nhau được đề xuất trong đó bắt đầu cuộc sống có thể bắt đầu từ các phân tử vô cơ. Nói chung các môi trường này rất khắc nghiệt và khác với điều kiện hiện tại của trái đất.

Những điều kiện prebiotic bị cáo buộc này thường được sao chép trong phòng thí nghiệm để cố gắng tạo ra các phân tử hữu cơ, như thí nghiệm Miller và Urey nổi tiếng.

Nguồn gốc của sự sống: lý thuyết

Nguồn gốc của sự sống là một trong những chủ đề gây tranh cãi nhất bởi các nhà khoa học và triết gia kể từ thời Aristotle. Theo nhà tư tưởng quan trọng này, vật chất phân hủy có thể biến thành động vật với sự sống nhờ vào hành động tự phát của tự nhiên.

Sự sinh sản dưới ánh sáng của tư tưởng Aristoteles có thể được tóm tắt trong cụm từ nổi tiếng của ông omne vivum ex vivo, có nghĩa là "tất cả cuộc sống đến từ cuộc sống".

Tiếp theo, một số lượng lớn các mô hình, lý thuyết và suy đoán đã cố gắng làm sáng tỏ các điều kiện và quy trình dẫn đến nguồn gốc của sự sống.

Dưới đây chúng tôi sẽ mô tả các lý thuyết nổi bật nhất, cả từ quan điểm lịch sử và khoa học, đã tìm cách giải thích nguồn gốc của các hệ thống sống đầu tiên:

Lý thuyết về thế hệ tự phát

Vào đầu thế kỷ 17, người ta cho rằng các dạng sống có thể xuất hiện từ các yếu tố vô hồn. Lý thuyết về thế hệ tự phát đã được chấp nhận rộng rãi bởi các nhà tư tưởng thời đó vì nó có sự hỗ trợ của Giáo hội Công giáo. Do đó, chúng sinh có thể nảy mầm cả cha mẹ và vật chất không sống.

Trong số những ví dụ nổi tiếng nhất được sử dụng để hỗ trợ lý thuyết này là sự xuất hiện của giun và côn trùng khác trong thịt bị phân hủy, ếch xuất hiện từ bùn và chuột nổi lên từ quần áo bẩn và mồ hôi..

Trong thực tế, có những công thức hứa hẹn tạo ra động vật sống. Ví dụ, để có thể tạo ra chuột từ vật liệu không có sự sống, chúng tôi đã phải kết hợp các hạt lúa mì với quần áo bẩn trong môi trường tối và sau nhiều ngày loài gặm nhấm sống xuất hiện.

Những người ủng hộ hỗn hợp này lập luận rằng mồ hôi của con người trong quần áo và quá trình lên men lúa mì là tác nhân định hướng sự hình thành của sự sống.

Sự từ chối của thế hệ tự phát

Vào thế kỷ XVII bắt đầu chú ý đến những sai sót và lỗ hổng trong các tuyên bố về lý thuyết tạo ra tự phát. Mãi đến năm 1668, nhà vật lý người Ý Francesco Redi đã nghĩ ra một thiết kế thử nghiệm đầy đủ để từ chối nó.

Trong các thí nghiệm được kiểm soát của mình, Redi đã đặt những miếng thịt được thái nhỏ bọc trong muslin trong các hộp đựng vô trùng. Những lọ này được bọc bằng gạc đúng cách, vì vậy không có gì có thể tiếp xúc với thịt. Ngoài ra, thí nghiệm kể với một loạt chai khác không được bảo hiểm.

Sau nhiều ngày trôi qua, những con giun chỉ được quan sát trong các lọ được phát hiện, vì ruồi có thể tự do xâm nhập và ký gửi trứng. Trong trường hợp lọ có nắp, trứng được đặt trực tiếp lên gạc.

Theo cách tương tự, nhà nghiên cứu Lazzaro Spallanzani đã phát triển một loạt các thí nghiệm để từ chối các tiền đề của thế hệ tự phát. Đối với điều này, ông đã xây dựng một loạt các nhà thổ mà ông đệ trình để đun sôi kéo dài để tiêu diệt bất kỳ vi sinh vật sẽ sống ở đó.

Tuy nhiên, những người ủng hộ thế hệ tự phát cho rằng lượng nhiệt mà nước dùng tiếp xúc là quá mức và phá hủy "lực lượng quan trọng".

Đóng góp từ Pasteur

Sau đó, vào năm 1864, nhà sinh vật học và hóa học người Pháp Louis Pasteur đã bắt đầu chấm dứt các định đề của thế hệ tự phát.

Để thực hiện mục tiêu này, Pasteur đã chế tạo các vật chứa bằng thủy tinh được gọi là "cổ thiên nga", vì chúng dài và cong ở đầu mút, do đó ngăn chặn sự xâm nhập của bất kỳ vi sinh vật nào..

Trong các thùng chứa này, Pasteur đun sôi một loạt nước dùng vẫn còn vô trùng. Khi cổ của một trong số chúng bị gãy, nó bị nhiễm bẩn và các vi sinh vật sinh sôi nảy nở trong một thời gian ngắn.

Bằng chứng do Pasteur cung cấp là không thể bác bỏ, đã thành công trong việc phá bỏ một lý thuyết tồn tại hơn 2.500 năm.

Panspermia    

Đầu những năm 1900, nhà hóa học người Thụy Điển Svante Arrhenius đã viết một cuốn sách có tựa đề "Sự sáng tạo của thế giới"Trong đó ông cho rằng sự sống đến từ không gian thông qua các bào tử chịu được các điều kiện khắc nghiệt.

Về mặt logic, lý thuyết về panspermia bị bao vây bởi nhiều tranh cãi, bên cạnh đó nó không thực sự đưa ra lời giải thích cho nguồn gốc của sự sống.

Lý thuyết hóa tổng hợp

Khi xem xét các thí nghiệm của Pasteur, một trong những kết luận gián tiếp về bằng chứng của ông là vi sinh vật chỉ phát triển từ người khác, nghĩa là sự sống chỉ có thể đến từ sự sống. Hiện tượng này được gọi là "sinh học".

Theo quan điểm này, các lý thuyết về tiến hóa hóa học sẽ xuất hiện, dẫn đầu là Alexander Oparin của Nga và người Anh John D. S. Haldane.

Tầm nhìn này, còn được gọi là lý thuyết tổng hợp hóa học của Oparin-Haldane, đề xuất rằng trong môi trường tiền sinh học, trái đất sở hữu một bầu không khí thiếu oxy và hơi nước cao, metan, amoniac, carbon dioxide và hydro, vì vậy nó giảm rất nhiều. 

Trong môi trường này có các lực khác nhau như phóng điện, bức xạ mặt trời và phóng xạ. Các lực này tác dụng lên các hợp chất vô cơ, tạo ra các phân tử lớn hơn, tạo ra các phân tử hữu cơ được gọi là hợp chất prebiotic.

Thí nghiệm Miller và Urey

Vào giữa những năm 1950, các nhà nghiên cứu Stanley L. Miller và Harold C. Urey đã tạo ra một hệ thống khéo léo mô phỏng các điều kiện tổ tiên được cho là của bầu khí quyển trên trái đất theo lý thuyết của Oparin-Haldane.

Stanley và Urey đã chứng minh rằng trong những điều kiện "nguyên thủy" này, các hợp chất vô cơ đơn giản có thể tạo ra các phân tử hữu cơ phức tạp, không thể thiếu cho sự sống, chẳng hạn như axit amin, axit béo, urê, trong số các loại khác..

Sự hình thành polymer

Mặc dù các thí nghiệm được đề cập trước đây cho thấy một cách hợp lý mà các phân tử sinh học là một phần của hệ thống sống có nguồn gốc, chúng không đề xuất bất kỳ lời giải thích nào về quá trình trùng hợp và tăng độ phức tạp.

Có một số mô hình cố gắng làm sáng tỏ câu hỏi này. Đầu tiên liên quan đến các bề mặt khoáng chất rắn, trong đó diện tích bề mặt cao và silicat có thể đóng vai trò là chất xúc tác cho các phân tử carbon.

Ở độ sâu đại dương, lỗ thông thủy nhiệt là nguồn xúc tác thích hợp, như sắt và niken. Theo các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, các kim loại này tham gia vào các phản ứng trùng hợp.

Cuối cùng, trong các hố của đại dương có những ao nước nóng, do quá trình bay hơi có thể có lợi cho sự tập trung của các monome, thúc đẩy sự hình thành các phân tử phức tạp hơn. Trong giả định này, giả thuyết về "súp nguyên thủy" được dựa trên.

Điều hòa kết quả của Miller và Pasteur

Theo thứ tự ý tưởng được thảo luận trong các phần trước, chúng ta có các thí nghiệm của Pasteur đã chứng minh rằng sự sống không phát sinh từ các vật liệu trơ, trong khi bằng chứng của Miller và Urey chỉ ra rằng nếu nó xảy ra, nhưng ở cấp độ phân tử.

Để có thể điều hòa cả hai kết quả, cần phải nhớ rằng thành phần của bầu khí quyển trái đất ngày nay hoàn toàn khác với bầu không khí prebiotic.

Oxy có trong khí quyển hiện tại sẽ hoạt động như một "kẻ hủy diệt" các phân tử đang hình thành. Cũng cần phải xem xét rằng các nguồn năng lượng được cho là thúc đẩy sự hình thành các phân tử hữu cơ không còn tồn tại với tần số và cường độ của môi trường prebiotic.

Tất cả các dạng của sự sống hiện diện trên Trái đất bao gồm một tập hợp các khối cấu trúc và phân tử sinh học lớn, được gọi là protein, axit nucleic và lipid. Với chúng, bạn có thể "xây dựng" nền tảng của cuộc sống hiện tại: các tế bào.

Trong tế bào, sự sống được duy trì và theo nguyên tắc này, Pasteur dựa vào chính mình để khẳng định rằng mọi sinh vật phải đến từ một sinh vật khác đã tồn tại từ trước.

Thế giới RNA

Vai trò của quá trình tự sinh trong quá trình sinh sản là rất quan trọng, do đó, một trong những giả thuyết nổi tiếng nhất về nguồn gốc của sự sống là thế giới RNA, bắt đầu từ các phân tử chuỗi đơn giản có khả năng tự sao chép.

Khái niệm về RNA này cho thấy rằng các chất sinh học đầu tiên không phải là các phân tử có bản chất protein mà là các phân tử RNA - hoặc một loại polymer tương tự như loại này - với khả năng thực hiện xúc tác.

Giả định này dựa trên đặc tính của RNA để tổng hợp các đoạn ngắn bằng cách sử dụng quá trình ủ chỉ đạo quá trình, ngoài việc thúc đẩy sự hình thành các peptide, este và liên kết glycosid.

Theo lý thuyết này, RNA tổ tiên có liên quan đến một số đồng yếu tố như kim loại, pyrimidine và axit amin. Với sự tiến bộ và gia tăng sự phức tạp trong quá trình trao đổi chất, khả năng tổng hợp polypeptide phát sinh.

Trong quá trình tiến hóa, RNA được thay thế bằng một phân tử bền hơn về mặt hóa học: DNA.

Những quan niệm hiện tại về nguồn gốc của sự sống

Hiện tại người ta nghi ngờ rằng sự sống bắt nguồn từ một kịch bản cực đoan: các khu vực đại dương gần các ống khói núi lửa nơi nhiệt độ có thể đạt tới 250 ° C và áp suất khí quyển vượt quá 300 atm.

Sự nghi ngờ này xuất hiện do sự đa dạng của các dạng sống được tìm thấy ở các khu vực thù địch này và nguyên tắc này được gọi là "lý thuyết thế giới nóng".

Những môi trường này đã bị vi khuẩn Archaebacteria xâm chiếm, sinh vật có khả năng sinh trưởng, phát triển và sinh sản trong môi trường khắc nghiệt, có lẽ rất giống với điều kiện prebiotic (bao gồm nồng độ oxy thấp và nồng độ CO cao).2).

Tính ổn định nhiệt của các môi trường này, sự bảo vệ mà chúng cung cấp chống lại sự thay đổi đột ngột và dòng khí liên tục là một số thuộc tính tích cực làm cho các ống khói dưới đáy biển và núi lửa phù hợp với nguồn gốc của sự sống.

Điều khoản sinh học và abiogenesis

Năm 1974, nhà nghiên cứu nổi tiếng Carl Sagan đã xuất bản một bài báo làm rõ việc sử dụng thuật ngữ sinh học và abiogenesis. Theo Sagan, cả hai thuật ngữ đã bị sử dụng sai trong các bài viết liên quan đến giải thích về nguồn gốc của các dạng sống đầu tiên.

Trong số các lỗi này là sử dụng thuật ngữ sinh học như là từ trái nghĩa của chính nó. Đó là, sinh học được sử dụng để mô tả nguồn gốc của sự sống từ các dạng sống khác, trong khi abiogenesis đề cập đến nguồn gốc của sự sống từ vật chất không sống.

Theo nghĩa này, một con đường sinh hóa đương đại được coi là sinh học và một con đường trao đổi chất tiền sinh học là abiogen. Do đó, cần đặc biệt chú ý đến việc sử dụng cả hai thuật ngữ.

Tài liệu tham khảo

  1. Bergman, J. (2000). Tại sao abiogenesis là không thể. Hội nghiên cứu sáng tạo hàng quý, 36(4).
  2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Nguồn gốc của sự sống: những gì chúng ta biết, những gì chúng ta biết và những gì chúng ta sẽ không bao giờ biết. Sinh học mở, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Cuộc sống: khoa học sinh học. Ed. Panamericana Y tế.
  4. Sagan, C. (1974). Về các thuật ngữ 'sinh học' và 'abiogenesis'. Nguồn gốc sự sống và sự tiến hóa của sinh quyển, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010). Xenobiology: một dạng sống mới là công cụ an toàn sinh học cuối cùng. Sinh học, 32(4), 322-31.
  6. Serafino, L. (2016). Abiogenesis như một thách thức lý thuyết: Một số phản ánh. Tháng sáunal của sinh học lý thuyết, 402, 18-20.