АБИОГЕНЕЗА: ГЛАВНЕ ТЕОРИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Самозачеће се односи на број процеса и корацима које су потекле прве облике живота на Земљи, инертни мономерних почевши блокова, проласком времена били могли да повећају њихову комплексност. У светлу ове теорије, живот је настао из неживих молекула, под одговарајућим условима.

Вероватно је да је након абиогенезе произвео једноставне животне системе, биолошка еволуција је деловала тако да створи све сложене животне форме које данас постоје.

Извор: пикабаи.цом

Неки истраживачи верују да су се процеси абиогенезе морали догодити барем једном у историји Земље да би се створио хипотетички организам ЛУЦА или последњи универзални заједнички предак (из акронома на енглеском, последњи универзални заједнички предак), пре око 4 милијарде година.

Претпоставља се да је ЛУЦА морао имати генетски код заснован на молекули ДНК, која је са своје четири базе групиране у тројке, кодирала 20 врста аминокиселина које чине протеине. Истраживачи који покушавају да разумеју порекло живота проучавају процесе абиогенезе због којих је настао ЛУЦА.

Одговор на ово питање често је доведен у питање и често је обавијен маглом мистерије и несигурности. Због тога су стотине биолога предложиле низ теорија које се крећу од настанка примордијалне супе до објашњења везаних за ксенобиологију и астробиологију.

Од чега се састоји?

Теорија абиогенезе заснива се на хемијском процесу помоћу којег су из беживотних прекурсора произашли најједноставнији облици живота.

Претпоставља се да се процес абиогенезе одвијао континуирано, за разлику од гледишта појаве нагло у срећном догађају. Стога ова теорија претпоставља постојање континуума између неживе материје и првих живих система.

Исто тако, предлаже се низ различитих сценарија где би се почетак живота могао догодити од неорганских молекула. Ова окружења су генерално екстремна и разликују се од тренутних на земљи.

Ова претпостављена пребиотичка стања често се репродукују у лабораторији како би се покушали стварати органски молекули, попут чувеног експеримента Миллер и Уреи.

Порекло живота: теорије

Порекло живота била је једна од најконтроверзнијих тема за научнике и филозофе још од времена Аристотела. Према овом важном мислиоцу, распадљива материја би се могла претворити у живе животиње захваљујући спонтаном дејству природе.

Абиогенеза у светлу Аристотелове мисли може се сумирати у његовој чувеној фрази омне вивум ек виво, што значи „сав живот произилази из живота“.

Потом је прилично велики број модела, теорија и спекулација покушао да разјасни услове и процесе који су довели до настанка живота.

Најистакнутије теорије, са историјског и научног становишта, које су желеле да објасне порекло првих живих система биће описане у даљем тексту:

Теорија спонтане генерације

Почетком 17. века постојало је да животни облици могу да настану из беживотних елемената. Теорију спонтане генерације широко су прихватили мислиоци времена откад је имала подршку Католичке цркве. Тако би жива бића могла клијати и од својих родитеља и из неживе материје.

Међу најпознатијим примерима који се користе у прилог овој теорији су појава црва и других инсеката у пропадајућем месу, жабе које су се појавиле из блата и мишеви који су настали из прљаве одеће и зноја.

У ствари, постојали су рецепти који су обећавали стварање живих животиња. На пример, да би се створили мишеви од неживе материје, пшенично зрно је морало да се комбинује са прљавом одећом у мрачном окружењу, а током дана се појављују живи глодари.

Заговорници ове мешавине су тврдили да су људски зној на одећи и ферментација пшенице директно средство покретања живота.

Одбијање спонтане генерације

У седамнаестом веку почели су се приметити недостаци и празнине у изјавама теорије спонтане генерације. Тек 1668. године италијански физичар Францесцо Реди осмислио је одговарајући експериментални дизајн да би га одбацио.

У својим контролисаним експериментима, Реди је ставила ситно исечене комаде меса замотане у муслин у стерилне посуде. Те стакленке су биле правилно прекривене газом, тако да ништа није могло доћи у контакт са месом. Такође, експеримент је садржавао још један сет тегли које нису затворене.

Током дана црви су примећени само у затвореним стакленкама, јер су муве могле слободно ући и одлагати јаја. У случају покривених стакленки, јаја су се стављала директно на газу.

Слично томе, истраживач Лаззаро Спалланзани развио је низ експеримената како би одбацио просторије спонтане генерације. Да би то учинио, направио је серију бујона које је подвргавао продуженом кључању како би уништио све микроорганизме који ће живети тамо.

Међутим, заговорници спонтане генерације тврдили су да је количина топлоте којој су изложени бујови била превелика и уништила "животну силу".

Пастерови прилози

Касније, 1864. године, француски биолог и хемичар Лоуис Пастеур кренуо је у окончање постулата спонтане генерације.

Да би постигао овај циљ, Пастер је произвео стаклене посуде познате као "тиквице од гуске", пошто су биле дугачке и закривљене на врховима, па су тако спречиле улазак било каквих микроорганизама.

У тим контејнерима Пастеур је скухао низ чорби који су остали стерилни. Када се врат једног од њих сломио, постао је контаминиран и микроорганизми су се размножили у кратком времену.

Докази које је пружио Пастеур били су необориви, успевши да пониште теорију која је трајала више од 2500 година.

Панспермија

Почетком 1900-их, шведски хемичар Сванте Аррхениус написао је књигу под називом "Стварање светова" у којој је сугерисао да живот долази из свемира путем споре отпорне на екстремне услове.

Логично је да је теорија о панспермији била окружена много контроверзи, осим што заправо није дала објашњење за порекло живота.

Хемосинтетска теорија

Испитујући Пастерове експерименте, један од индиректних закључака његових доказа је да се микроорганизми развијају само од других, односно да живот може настати само из живота. Овај феномен се звао "биогенеза".

После ове перспективе, појавиле би се теорије хемијске еволуције, које су предводили Рус Александар Опарин и Енглез Џон ДС Халдане.

Ово гледиште, које се назива и теорија хемосинтетике Опарин - Халдане, предлаже да је у пребиотичком окружењу Земљи недостајала атмосфера без кисеоника и пуно водене паре, метана, амонијака, угљен-диоксида и водоника, због чега је била високо редуктивна.

У овом окружењу су постојале различите силе попут електричних пражњења, сунчевог зрачења и радиоактивности. Ове силе су деловале на неорганска једињења, стварајући веће молекуле, стварајући органске молекуле познате као пребиотичка једињења.

Миллер и Уреи експериментишу

Средином 1950-их, истраживачи Станлеи Л. Миллер и Харолд Ц. Уреи успели су да створе генијалан систем који је симулирао претпостављене древне услове атмосфере на земљи следећи Опарин - Халдане теоријом.

Станлеи и Уреи су открили да под овим „примитивним“ условима, једноставна неорганска једињења могу створити сложене органске молекуле, неопходне за живот, попут аминокиселина, масних киселина, урее, између осталог.

Формирање полимера

Иако наведени експерименти предлажу веродостојан начин на који су настале биомолекуле које су део живих система, они не предлажу никакво објашњење процеса полимеризације и повећане сложености.

Постоји неколико модела који покушавају да разјасне ово питање. Прва укључује чврсте минералне површине, где би велика површина и силикати могли да делују као катализатори за молекуле угљеника.

Дубоко у мору, хидротермални отвори су одговарајући извор катализатора, као што су гвожђе и никл. Према лабораторијским експериментима, ови метали учествују у реакцијама полимеризације.

Најзад, у океанским рововима постоје врући базени, који би због процеса испаравања могли погодовати концентрацији мономера, погодујући стварању сложенијих молекула. Хипотеза „примордијалне супе“ заснива се на овој претпоставци.

Помирење резултата Милера и Пастера

Слиједећи редослијед идеја о којима смо говорили у претходним одјељцима, имамо да су Пастерови експерименти открили да живот не произлази из инертних материјала, док докази Миллера и Уреија указују да јесте, али на молекуларном нивоу.

Да би се оба резултата ускладила, мора се имати на уму да је састав земљине атмосфере данас потпуно другачији од атмосфере пребиотика.

Кисеоник присутан у тренутној атмосфери дјеловао би као "разарач" молекула у формацији. Такође треба узети у обзир да извори енергије који су наводно покренули стварање органских молекула више нису присутни са фреквенцијом и интензитетом пребиотичког окружења.

Сви облици живота присутни на земљи сачињени су од скупа структуралних блокова и великих биомолекула, названих протеини, нуклеинске киселине и липиди. Помоћу њих можете „наоружати“ основу тренутног живота: ћелије.

У ћелији се живот одржава, и на овом принципу Пастер се заснива на тврдњи да свако живо биће мора потицати из другог, постојећег.

РНА свет

Улога аутокатализе током абиогенезе је од пресудног значаја, зато је једна од најпознатијих хипотеза о пореклу живота она из РНК света, која постулира почетак из једноланчаних молекула са способношћу за само-размножавање.

Овај појам РНА сугерише да први биокатализатори нису били молекули протеинске природе, већ молекул РНА - или полимер сличан њему - са способношћу катализације.

Ова претпоставка заснива се на својству РНК да синтетише кратке фрагменте користећи жарење које усмерава процес, уз то што промовише стварање пептида, естера и гликозидних веза.

Према овој теорији, претка РНА је била повезана са неким кофакторима као што су метали, пиримидини и аминокиселине. Са напредовањем и повећањем сложености метаболизма настаје способност синтетизације полипептида.

Током еволуције, РНА је замењена хемијски стабилнијим молекулом: ДНК.

Тренутна концепција порекла живота

Тренутно се сумња да је живот настао по екстремном сценарију: океанска подручја у близини вулканских отвора где температуре могу достићи 250 ° Ц и атмосферски притисак прелази 300 атмосфере.

Ова сумња произлази из разноликости животних облика које се налазе у овим непријатељским регионима и тај принцип је познат као "теорија врућег света".

Ова окружења су колонизована архебактеријама, организмима способним за раст, развој и размножавање у екстремним окружењима, вероватно врло слична пребиотичким условима (укључујући ниске концентрације кисеоника и високе нивое ЦО ₂ ).

Термичка стабилност ових окружења, заштита коју пружају од наглих промена и стални проток гасова су неки од позитивних својстава због којих су морско дно и вулкански отвори погодни за окружење за живот.

Појмови биогенезе и абиогенезе

1974. године познати истраживач Царл Саган објавио је чланак који појашњава употребу термина биогенеза и абиогенеза. Према Сагану, оба су термина погрешно коришћена у чланцима који се односе на објашњења порекла првих живих форми.

Међу тим грешкама је и употреба термина биогенеза као сопственог антонима. То јест, биогенеза се користи за описивање настанка живота полазећи од других живих форми, док се абиогенеза односи на порекло живота из неживе материје.

У том смислу, савремени биохемијски пут сматра се биогеним, а пребиолошки метаболички пут абиогеним. Стога је неопходно обратити посебну пажњу на употребу оба термина.

Референце

1. Бергман, Ј. (2000). Зашто је абиогенеза немогућа. Креативно истраживачко друштво Квартално, 36 (4).
2. Просс, А., & Пасцал, Р. (2013). Порекло живота: шта знамо, шта можемо знати и шта никада нећемо знати. Отворена биологија, 3 (3), 120190.
3. Садава, Д. и Пурвес, ВХ (2009). Живот: наука о биологији. Панамерицан Медицал Ед.
4. Саган, Ц. (1974). О терминима 'биогенеза' и 'абиогенеза'. Порекло живота и еволуција биосфера, 5 (3), 529–529.
5. Сцхмидт, М. (2010). Ксенобиологија: нови облик живота као врхунско средство за биолошку сигурност. Биоессаис, 32 (4), 322–331.
6. Серафино, Л. (2016). Абиогенеза као теоријски изазов: нека размишљања. Јоур оф теоријска биологија, 402, 18–20.