Lý thuyết tổng hợp phi sinh học Đặc điểm chính



các Lý thuyết tổng hợp phi sinh học là một định đề cho rằng sự sống bắt nguồn từ các hợp chất không sống (phi sinh học = không sống). Nó cho thấy rằng sự sống phát sinh dần dần từ sự tổng hợp của các phân tử hữu cơ. Trong số các phân tử hữu cơ này có các axit amin, là tiền chất của các cấu trúc phức tạp hơn tạo ra các tế bào sống.

Các nhà nghiên cứu đề xuất lý thuyết này là nhà khoa học người Nga Alexander Oparin và nhà hóa sinh người Anh John Haldane. Mỗi nhà khoa học, tự mình điều tra, đã đưa ra một giả thuyết: rằng nguồn gốc sự sống trên Trái đất đến từ các hợp chất hữu cơ và khoáng chất (vật chất không sống) trước đây tồn tại trong bầu khí quyển nguyên thủy.

Chỉ số

  • 1 Nó bao gồm những gì??
  • 2 lý thuyết về Oparin và Haldane
    • 2.1 Xem xét lý thuyết
  • 3 thí nghiệm hỗ trợ lý thuyết tổng hợp phi sinh học
    • 3.1 Thí nghiệm Miller và Urey
    • 3.2 Thí nghiệm Juan Oró
    • 3.3 Thí nghiệm Sydney Fox
    • 3.4 Thí nghiệm của Alfonso Herrera
  • 4 tài liệu tham khảo

Nó bao gồm những gì??

Lý thuyết tổng hợp phi sinh học nói rằng nguồn gốc sự sống trên Trái đất xảy ra nhờ vào hỗn hợp giữa các hợp chất vô cơ và hữu cơ có trong bầu khí quyển thời đó, được tích điện bằng hydro, metan, hơi nước, carbon dioxide và ammonia.

Lý thuyết về Oparin và Haldane

Oparin và Haldane nghĩ rằng Trái đất nguyên thủy có bầu khí quyển giảm dần; đó là, một bầu không khí có ít oxy trong đó các phân tử có mặt có xu hướng tặng các electron của chúng.

Sau đó, bầu khí quyển sẽ thay đổi dần dần tạo ra các phân tử đơn giản như hydro phân tử (H2), metan (CH4), carbon dioxide (CO2), ammonia (NH3) và hơi nước (H2O). Trong những điều kiện này, họ đề nghị rằng:

- Các phân tử đơn giản có thể đã phản ứng, sử dụng năng lượng đến từ các tia của Mặt trời, phóng điện từ các cơn bão, nhiệt từ lõi Trái đất, trong số các loại năng lượng khác cuối cùng đã ảnh hưởng đến các phản ứng hóa lý.

- Điều này thúc đẩy sự hình thành các coacervate (hệ thống các phân tử mà sự sống bắt nguồn từ sự sống, theo Oparin) trôi nổi trong các đại dương.

- Trong "súp nguyên thủy" này, các điều kiện sẽ đủ để các khối xây dựng có thể được kết hợp trong các phản ứng sau này.

- Từ những phản ứng này, các phân tử lớn hơn và phức tạp hơn (polyme) đã được hình thành, chẳng hạn như protein và axit nucleic, có lẽ được ưa chuộng bởi sự hiện diện của nước từ vũng nước gần đại dương..

- Những polymer này có thể đã được lắp ráp thành các đơn vị hoặc cấu trúc có khả năng được duy trì và nhân rộng. Oparin nghĩ rằng chúng có thể là "khuẩn lạc" của các protein được nhóm lại để thực hiện quá trình trao đổi chất, và Haldane cho rằng các đại phân tử được bọc trong màng để tạo thành các cấu trúc giống như tế bào..

Cân nhắc về lý thuyết

Các chi tiết của mô hình này có lẽ không hoàn toàn chính xác. Ví dụ, các nhà địa chất học tin rằng bầu khí quyển nguyên thủy không bị thu hẹp và không rõ liệu các ao ở rìa đại dương có phải là nơi có thể xuất hiện đầu tiên của sự sống.

Tuy nhiên, ý tưởng cơ bản "sự hình thành dần dần và tự phát của các nhóm phân tử đơn giản, sau đó hình thành các cấu trúc phức tạp hơn và cuối cùng là có được khả năng tự sao chép" vẫn là cốt lõi của hầu hết các giả thuyết về nguồn gốc của cuộc sống hiện tại.

Các thí nghiệm hỗ trợ lý thuyết tổng hợp phi sinh học

Thí nghiệm Miller và Urey

Năm 1953, Stanley Miller và Harold Urey đã thực hiện một thí nghiệm để kiểm tra ý tưởng của Oparin và Haldane. Họ phát hiện ra rằng các phân tử hữu cơ có thể xảy ra tự phát trong điều kiện giảm tương tự như các điều kiện của Trái đất nguyên thủy được mô tả trước đây.

Miller và Urey đã xây dựng một hệ thống khép kín chứa một lượng nước nóng và hỗn hợp các loại khí được cho là có nhiều trong bầu khí quyển của Trái đất thời kỳ đầu: metan (CH4), carbon dioxide (CO2) và ammonia (NH3)..

Để mô phỏng các tia có thể cung cấp năng lượng cần thiết cho các phản ứng hóa học tạo ra các polyme phức tạp nhất xảy ra, Miller và Urey đã gửi các cú sốc điện qua một điện cực trong hệ thống thí nghiệm của chúng..

Sau khi để thí nghiệm diễn ra trong một tuần, Miller và Urey đã phát hiện ra rằng một số loại axit amin, đường, lipit và các phân tử hữu cơ khác đã được hình thành..

Các phân tử lớn, phức tạp - như DNA và protein - đã bị thiếu. Tuy nhiên, thí nghiệm Miller-Urey cho thấy ít nhất một số thành phần cơ bản của các phân tử này có thể được hình thành một cách tự nhiên từ các hợp chất đơn giản.

Thí nghiệm Juan Oró

Tiếp tục với việc tìm kiếm nguồn gốc của sự sống, nhà khoa học người Tây Ban Nha Juan Oró đã sử dụng kiến ​​thức sinh hóa của mình để tổng hợp, trong điều kiện phòng thí nghiệm, các phân tử hữu cơ khác quan trọng cho sự sống.

Oro trả lời các điều kiện thí nghiệm của Miller và Urey, nơi sản xuất các dẫn xuất xyanua với số lượng lớn.

Sử dụng sản phẩm này (axit hydrocyanic), cộng với amoniac và nước, nhà nghiên cứu này đã có thể tổng hợp các phân tử adenine, một trong 4 cơ sở DNA của nitơ và một trong các thành phần của ATP, một phân tử cơ bản để cung cấp năng lượng cho hầu hết các sinh vật sống..

Khi phát hiện này được công bố vào năm 1963, nó không chỉ có tác động khoa học mà còn có tác động phổ biến, vì nó đã chứng minh khả năng xuất hiện tự nhiên của các nucleotide trên Trái đất nguyên thủy mà không có bất kỳ ảnh hưởng bên ngoài nào.

Ông cũng quản lý để tổng hợp, tái tạo trong phòng thí nghiệm một môi trường tương tự như môi trường tồn tại ở Trái đất sơ khai, các hợp chất hữu cơ khác, chủ yếu là lipit là một phần của màng tế bào, một số protein và enzyme hoạt động quan trọng trong quá trình trao đổi chất.

Thí nghiệm Sydney Fox

Năm 1972, Sydney Fox và các cộng tác viên của ông đã tiến hành một thí nghiệm cho phép họ tạo ra các cấu trúc có tính chất màng và thẩm thấu; đó là, tương tự như các tế bào sống, mà họ gọi là Microspheres protein.

Sử dụng hỗn hợp axit amin khô, họ tiến hành nung nóng chúng đến nhiệt độ vừa phải; do đó họ đã đạt được sự hình thành các polyme. Các polyme này, khi hòa tan trong nước muối, tạo thành những giọt nhỏ kích thước của một tế bào vi khuẩn có khả năng thực hiện một số phản ứng hóa học.

Những kính hiển vi này có lớp vỏ thấm đôi, tương tự như màng tế bào hiện tại, cho phép chúng ngậm nước và khử nước tùy thuộc vào sự thay đổi của môi trường nơi chúng ở.

Tất cả những quan sát thu được từ nghiên cứu về kính hiển vi, cho thấy một ý tưởng về loại quy trình có thể tạo ra các tế bào đầu tiên.

Thí nghiệm Alfonso Herrera

Các nhà nghiên cứu khác đã tiến hành các thí nghiệm của riêng họ để cố gắng tái tạo các cấu trúc phân tử đã tạo ra các tế bào đầu tiên. Alfonso Herrera, một nhà khoa học người Mexico, đã tạo ra các cấu trúc nhân tạo mà ông gọi là sulfobios và colpoides.

Herrera đã sử dụng hỗn hợp các chất như ammonium sulfocyanide, ammonium thiosyanate và formaldehyd, nhờ đó ông có thể tổng hợp các cấu trúc nhỏ có trọng lượng phân tử cao. Những cấu trúc giàu lưu huỳnh này được tổ chức tương tự như các tế bào sống, vì vậy ông gọi chúng là sulfobios.

Tương tự, ông trộn dầu ô liu và xăng với một lượng nhỏ natri hydroxit để tạo ra các loại vi cấu trúc khác được tổ chức theo cách tương tự như động vật nguyên sinh; với những kính hiển vi này, ông gọi chúng là colpoides.

Tài liệu tham khảo

  1. Carranza, G. (2007). Sinh học tôi. Ngưỡng biên tập, Mexico.
  2. Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Sinh học 1 (Tái bản lần 1). Biên tập Progreso.
  3. Cáo, S. W. (1957). Vấn đề hóa học của thế hệ tự phát. Tạp chí giáo dục hóa học, 34(10), 472-79.
  4. Cáo, S. W., & Harada, K. (1958). Phản ứng đồng trùng hợp nhiệt của axit amin thành protein tương tự sản phẩm. Khoa học, 128, 1214.
  5. Gama, A. (2004). Sinh học: Sinh học và vi sinh vật (Tái bản lần 2). Giáo dục Pearson.
  6. Gama, A. (2007). Sinh học I: Cách tiếp cận kiến ​​tạo (Tái bản lần thứ 3). Giáo dục Pearson.
  7. Gordon-Smith, C. (2003). Giả thuyết Oparin-Haldane. Trong Nguồn gốc của sự sống: Các địa danh của thế kỷ XX. Lấy từ: simsoup.info
  8. Herrera, A. (1942). Một lý thuyết mới về nguồn gốc và bản chất của sự sống. Khoa học, 96: 14.
  9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, H. J. (2016). Alfonso Luis Herrera và sự khởi đầu của thuyết tiến hóa và nghiên cứu về nguồn gốc sự sống ở Mexico. Tạp chí tiến hóa phân tử, 83(5-6), 193-203.
  10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey và hơn thế nữa: Những gì đã học về phản ứng tổng hợp hữu cơ prebiotic trong 60 năm qua?. Đánh giá thường niên về khoa học trái đất và hành tinh, 41, 207-229.
  11. Miller, S. (1953) Sản xuất axit amin trong điều kiện Trái đất nguyên thủy có thể. Khoa học 117: 528-529
  12. Miller, S. L. (1955). Sản xuất một số hợp chất hữu cơ trong điều kiện trái đất nguyên thủy có thể. Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.
  13. Miller, S.L., Urey, H.C., & Oró, J. (1976). Nguồn gốc của các hợp chất hữu cơ trên trái đất nguyên thủy và trong thiên thạch. Tạp chí tiến hóa phân tử, 9(1), 59-72.
  14. Ôi, L. (2010). Sinh học 1, Tập 1. Biên tập viên học tập.
  15. Parker, E.T., Cleaves, H.J., Callahan, M.P., Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Lazcano, A., & Bada, J.L. (2011). Tổng hợp Prebiotic của Methionine và các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh khác trên trái đất nguyên thủy: Một đánh giá lại đương đại dựa trên một thí nghiệm Stanley Miller chưa được công bố năm 1958. Nguồn gốc sự sống và sự tiến hóa của sinh quyển, 41(3), 201-212.