Що таке абіогенез? Сутність гіпотези, прихильників концепції та експериментів

Ця стаття дає визначення терміну "Аброгенез" і вважаються доказами, що підтверджують цю теорію. Ми також обговоримо дострокові землі та можливості для виникнення першого життя на планеті з чисто науковою точкою зору.

Визначення

Як життя виникла на землі? Коли все почалося? Ці питання залишалися таємницею над тисячоліттям людської історії. Ми знаємо, що вік Землі становить близько 4,5 мільярдів років, і що перші бактерії вже зупинялися на наших планетах більше 3,5 мільярдів років тому. Теорія еволюції дає нам пояснення того, як життя почалося з одно-клітинних бактерій і поширюється на мільйони видів тварин, рослин, грибів та бактерій. Але де прийшла перша жива клітка?

Абіогенез - це наукова теорія, яка стверджує, що життя на Землі виявилася спонтанною природною через існуючі умови у той час. Іншими словами, жива речовина виникла від неживих.

Абіогенез показує, що перші створені форми життя були дуже примітивними і поступово стали більш складними. Біогенез, в якому виникає життя внаслідок відтворення іншого життя, мабуть, передує абсолювача, що стало неможливим, коли атмосфера Землі прийняла його поточний склад.

Ранній край

Уявіть собі безглузді землі: постійні вулканічні виверження, потужні грози, кип`ячені океани, часті землетруси та атмосфера з високим рівнем токсичних газів.

Отже, як виникло життя в цих умовах? Ця тема була зацікавлена ​​у багатьох науковців, які хотіли знайти надійну відповідь на таке важливе питання.

Опарин теорія - держатель

У 20-х роках минулого століття британського вченого Верстану, Джона Бурдеона Сандерсона та російського біохіміка Олександра Опаріна, самостійно висунули аналогічні ідеї щодо умов, необхідних для виникнення життя на Землі. Обидва вважалися, що органічні молекули можуть бути утворені з абіогенних матеріалів у присутності зовнішнього джерела енергії (наприклад, ультрафіолетове випромінювання), і що примітивна атмосфера була з дуже низькою кількістю вільного кисню та містять аміак, водяну пару, водню та метан.

Обидва також підозрювали, що перші форми життя з`явилися в теплому примітивному океані та були гетеротрофічними (одержання попередньо сформованих поживних речовин з сполук, що існують на ранній землі), а не автотрофні (синтезуючі поживні речовини від сонячного світла або неорганічних речовин).

Опарін вважав, що життя виникла з коакератов, мікроскопічні спонтанно утворюються сферичні одиниці ліпідних молекул, які проводяться разом за рахунок електростатичних сил і можуть бути попередниками клітин. Робота Опаріна з Coacervati підтвердила, що ферменти, що лежать в основі біохімічних метаболічних реакцій більш ефективно, коли вони містяться в мембранних областях, ніж коли вони вільні у водних розчинах.

Власник, незнайомий з кочовим опарином, вважав, що перші органічні молекули спочатку утворюються, а також у присутності ультрафіолетового світла, вони стають все більш складними, в кінцевому рахунку, утворюючи клітини. Ідеї ​​власника та опарину утворилися основою багатьох досліджень абіогенезу, що проводяться в наступних десятиліттях.

Міллер експеримент - Юрій

У 1953 році американські хіміки Гарольд Клейтон Юрій та Стенлі Міллер перевірили теорію Опаріна - власника. У своєму експерименті вони використовували пристрій з колбою, наповнений водою та хімічними речовинами, які думали, що існували на ранній землі. Вчені виявили, що ці хімічні речовини за певних умов спонтанно утворюють органічні молекули. Експеримент передбачає, що органічні молекули можуть спонтанно формувати на молодих землях, ставши основою для виникнення перших живих істот.

Деякі вчені вважають, що умови експерименту Міллера - ICI не відповідають реальним, але наступні експерименти з модифікованою атмосферою показали подібні результати спонтанного утворення амінокислот, ліпідів та нуклеотидів.

Перша РНК

Багато років вчені стверджували, що це важливіше - ДНК або РНК. ДНК служить основним засобом зберігання генетичної інформації. РНК являє собою рибонуклейну кислоту, яка може діяти як генетична бібліотека та каталізаційні реакції. Ця здатність робить РНК ідеальним кандидатом на виникнення першого життя на Землі.

Звідки вийшла РНК? Може спонтанно форму? По-перше, розглянемо структуру РНК, що складається з чотирьох нуклеотидних підстав:

1. Аденін
2. Гуан
3. Цитозин
4. Урацил

Ці чотири нуклеотиди є будівельними блоками РНК. Якщо вони можуть бути синтезовані спонтанно в умовах ранньої землі, то можна буде вирішити більшу частину головоломки про те, як життя виникла. А тепер, нещодавно було встановлено, що деякі молекули дійсно можуть утворювати всі чотири нуклеотиди у присутності ультрафіолетового випромінювання або сонячного світла.

Перші клітини

Отже, якщо органічні молекули та РНК можуть бути спонтанно формування, то як щодо клітин? Як створити клітинні мембрани?

Ліпіди - це молекули, які складають шар клітинної мембрани. Як стало зрозуміло, з експерименту Міллера - Юрі, ліпіди можуть бути спонтанно утворені в певних атмосферних умовах. Вони мають гідрофільну та гідрофобну сторону. Хоча гідрофільна сторона може взаємодіяти з водою, гідрофобна сторона не є, і тому вони утворюють кластери у воді. Гідрофільна сторона вимикається назовні, а гідрофобні - всередині. Схоже, що масло в Lave Lane Lane ніколи не змішується з рідиною.

У ліпіді, молекули орієнтовані таким чином, що їх полярні деталі спрямовані на водну фазу і утворюють дві гідрофільні сторони, а не полярні "хвости" утворюють гідрофобні всередині bisloy. Це запобігає проходженню води між ними і утворює клітину мембрану. Вода з клітини не виходить, а вода за межами клітини не проникає всередину. Через структуру ліпідів, вона може бути спонтанно зібрана в двошаровому за наявності води. Знаючи все це, можна припустити, що деякі з перших структур РНК були укладені в примітиву клітину, що складається з ліпідного двошарового, наповненого водою, неорганічними та органічними молекулами. Ці примітивні клітини потім породжувалися першими живими клітинами.

Інша гіпотеза

Хоча наукові свідчення абіогенезу є авторитетною науковою теорією, деякі вчені сформулювали інші гіпотези, щоб пояснити походження життя на Землі. Однією з таких гіпотез є Панксермія, яка стверджує, що життя прибуло на Землю з космосу і, отже, виникла в інших частинах галактики. Це цікава гіпотеза, але важко перевірити це.

Підведення підсумків

Теорія Айбогенезу каже, що життя спочатку виникло за певних умов від неживої матерії. Як прийшли вчені до цієї гіпотези? Експерименти показують, що органічні молекули, нуклеотиди РНК та клітинних мембран можуть спонтанно форму в умовах, подібних до дострокової землі. РНК являє собою нуклеїнову кислоту, яка може діяти як генетична бібліотека та каталізує реакцію, тому, ймовірно, перше життя на Землі змогла функціонувати виключно з РНК. За мільйони років, ці молекули РНК розробили нові каталітичні здібності, і в кінцевому підсумку перетворилися на складні клітини, які ми знаємо сьогодні.