TEORI OM ABIOTISK SYNTESE: HOVEDKARAKTERISTIKA - BIOLOGI - 2025

Den abiotiske synteseteori er et postulat, der foreslår, at livet stammer fra ikke-levende forbindelser (abiotisk = ikke-levende). Det antyder, at livet gradvist opstod fra syntesen af ​​organiske molekyler. Blandt disse organiske molekyler skiller aminosyrer sig ud, som er forløberne for mere komplekse strukturer, der giver anledning til levende celler.

Forskerne, der foreslog denne teori, var den russiske videnskabsmand Alexander Oparin og den britiske biokemiker John Haldane. Hver af disse videnskabsfolk, der undersøgte på egen hånd, ankom til den samme hypotese: at livets oprindelse på Jorden stammede fra organiske og mineralforbindelser (ikke-levende stof), der tidligere eksisterede i den primitive atmosfære.

John Haldane, en af ​​promotorerne for den abiotiske synteseteori

Hvad består det af?

Teorien om abiotisk syntese fastslår, at livets oprindelse på Jorden skyldtes blandingen mellem uorganiske og organiske forbindelser, der var i atmosfæren på det tidspunkt, som var fyldt med brint, metan, vanddamp, kuldioxid og ammoniak.

Oparin og Haldane teori

Oparin og Haldane mente, at den tidlige jord havde en reducerende atmosfære; det vil sige en atmosfære med lidt ilt, hvor de molekyler, der var til stede, har en tendens til at donere deres elektroner.

Efterfølgende vil atmosfæren gradvist ændre sig og give anledning til enkle molekyler, såsom molekylært brint (H2), methan (CH4), kuldioxid (CO2), ammoniak (NH3) og vanddamp (H2O). Under disse betingelser foreslog de, at:

- Enkle molekyler kunne have reageret ved hjælp af energi fra solens stråler, elektriske udledninger fra storme, varme fra jordens kerne, blandt andre typer energi, der i sidste ende påvirkede fysisk-kemiske reaktioner.

- Dette fremmede dannelsen af ​​koacervater (systemer med molekyler, hvorfra livet stammer, ifølge Oparin), der flød i oceanerne.

- I denne "primitive bouillon" ville forholdene være tilstrækkelige, så byggestenene kunne have været kombineret i efterfølgende reaktioner.

- Større og mere komplekse molekyler (polymerer), såsom proteiner og nukleinsyrer, blev dannet ud fra disse reaktioner, sandsynligvis foretrukket af tilstedeværelsen af ​​vand i puljer nær havet.

- Disse polymerer kunne have været samlet i enheder eller strukturer, der kan opretholdes og replikeres. Oparin troede, at de kunne have været "kolonier" af proteiner, der er grupperet sammen for at udføre stofskifte, og Haldane antydede, at makromolekylerne blev lukket i membraner til dannelse af cellelignende strukturer.

Overvejelser om teorien

Detaljerne om denne model er sandsynligvis ikke helt korrekte. F.eks. Mener geologer nu, at den tidlige atmosfære ikke var skrumpet, og det er uklart, om damme ved kanten af ​​havet er et sandsynligt sted for livets første udseende.

Grundideen "en gradvis og spontan dannelse af grupper af enkle molekyler, derefter dannelse af mere komplekse strukturer og endelig erhvervelse af evnen til selvreplikation" forbliver imidlertid kernen i de fleste hypoteser om oprindelsen af faktiske liv.

Eksperimenter, der understøtter den abiotiske synteseteori

Miller og Urey eksperimenterer

I 1953 gjorde Stanley Miller og Harold Urey et eksperiment for at teste Oparin og Haldanes ideer. De fandt, at organiske molekyler kunne produceres spontant under reducerende forhold, der ligner dem fra den tidlige jord beskrevet tidligere.

Miller og Urey byggede et lukket system, der indeholdt en mængde opvarmet vand og en blanding af gasser, som man troede var rigelige i den tidlige jordatmosfære: metan (CH4), kuldioxid (CO2) og ammoniak (NH3).

For at simulere lynboltene, der kunne have givet den energi, der var nødvendig til de kemiske reaktioner, der resulterede i, at de mere komplekse polymerer opstod, sendte Miller og Urey elektriske udladninger gennem en elektrode i deres eksperimentelle system.

Miller og Urey eksperimenterer

Efter at have kørt eksperimentet i en uge, opdagede Miller og Urey, at forskellige former for aminosyrer, sukkerarter, lipider og andre organiske molekyler var blevet dannet.

Store, komplekse molekyler - som DNA og protein - manglede. Miller-Urey-eksperimentet viste imidlertid, at i det mindste nogle af byggestenene i disse molekyler kunne dannes spontant fra enkle forbindelser.

Eksperimentet af Juan Oró

Fortsat med søgningen efter livets oprindelse, brugte den spanske videnskabsmand Juan Oró sin biokemiske viden til at opnå syntese under laboratorieforhold af andre organiske molekyler, der var vigtige for livet.

Oró gentog betingelserne for Miller og Urey-eksperimentet, der producerer cyanidderivater i store mængder.

Ved hjælp af dette produkt (hydrocyansyre) plus ammoniak og vand var denne forsker i stand til at syntetisere adeninmolekyler, en af ​​de 4 nitrogenholdige baser af DNA og en af ​​komponenterne i ATP, et grundlæggende molekyle til at give energi til de fleste levende væsener.

Da denne konstatering blev offentliggjort i 1963, havde den ikke kun en videnskabelig, men også en populær indvirkning, da den demonstrerede muligheden for et spontant udseende af nukleotider på den tidlige jord uden nogen ydre indflydelse.

Han formåede også at syntetisere og genskabe i laboratoriet et miljø, der ligner det, der eksisterede på den primitive jord, andre organiske forbindelser, hovedsageligt lipider, der er en del af cellemembraner, nogle proteiner og aktive enzymer, der er vigtige i stofskiftet.

Sydney Fox eksperiment

I 1972 gennemførte Sydney Fox og hans samarbejdspartnere et eksperiment, der gjorde det muligt for dem at generere strukturer med membran og osmotiske egenskaber; det vil sige lig med levende celler, som de kaldte proteinoid-mikrokugler.

Ved hjælp af en tør blanding af aminosyrer fortsatte de med at opvarme dem til moderate temperaturer; således opnåede de dannelsen af ​​polymerer. Når de opløses i saltvand, dannede disse polymerer små dråber på størrelse med en bakteriecelle, der var i stand til at udføre visse kemiske reaktioner.

Disse mikrokugler havde en permeabel dobbelthylde svarende til aktuelle cellemembraner, som gjorde det muligt for dem at hydrere og dehydrere afhængigt af ændringer i miljøet, hvor de var.

Alle disse observationer opnået fra undersøgelsen af ​​mikrokugler viste en idé om den type processer, der kunne have stiftet de første celler.

Alfonso Herrera's eksperiment

Andre forskere gennemførte deres egne eksperimenter for at forsøge at gentage de molekylære strukturer, der gav anledning til de første celler. Alfonso Herrera, en mexicansk videnskabsmand, formåede kunstigt at generere strukturer, som han kaldte sulfobios og colpoids.

Herrera brugte blandinger af stoffer som ammoniumsulfocyanid, ammoniumthiosanat og formaldehyd, som han var i stand til at syntetisere små strukturer med høj molekylvægt. Disse svovlrige strukturer var organiseret på lignende måde som levende celler, og derfor kaldte han dem sulfobia.

På lignende måde blandede han olivenolie og benzin med små mængder natriumhydroxid for at frembringe andre typer mikrostrukturer, der var organiseret på en lignende måde som protozoer; han kaldte disse mikrokugler colpoider.

Referencer

1. Carranza, G. (2007). Biologi I. Redaktionel tærskel, Mexico.
2. Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Biologi 1 (1. udgave). Redaktionel Progreso.
3. Fox, SW (1957). Det kemiske problem med spontan generering. Journal of Chemical Education, 34 (10), 472–479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958). Termisk copolymerisation af aminosyrer til et produkt, der ligner protein. Videnskab, 128, 1214.
5. Gama, A. (2004). Biologi: Biogenese og mikroorganismer (2. udgave). Pearson Uddannelse.
6. Gama, A. (2007). Biologi I: En konstruktivistisk tilgang (3. udg.). Pearson Uddannelse.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Oparin-Haldane-hypotesen. Livets oprindelse: vartegn fra det tyvende århundrede. Gendannes fra: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). En ny teori om livets oprindelse og natur. Videnskab, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera og begyndelsen på evolutionisme og studier i livets oprindelse i Mexico. Journal of Molecular Evolution, 83 (5-6), 193–203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey og videre: Hvad har vi lært om prebiotiske organiske syntesereaktioner i de sidste 60 år? Årlig gennemgang af Earth and Planetetary Sciences, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) En produktion af aminosyrer under mulige primitive jordforhold. Videnskab 117: 528– 529
12. Miller, SL (1955). Produktion af nogle organiske forbindelser under mulige primitive jordbetingelser. Tidsskrift for American Chemical Society.
13. Miller, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976). Oprindelse af organiske forbindelser på den primitive jord og i meteoritter. Journal of Molecular Evolution, 9 (1), 59–72.
14. Oñate, L. (2010). Biologi 1, bind 1. Cengage Learning Editors.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Prebiotisk syntese af metionin og andre svovlholdige organiske forbindelser på den primitive jord: En moderne revurdering baseret på et ikke-offentliggjort Stanley Miller-eksperiment fra 1958. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 41 (3), 201–212.