ХИДРОТЕРМАЛНА ХИПОТЕЗА: ШТА ЈЕ ТО, ПОЗАДИНА И КРИТИКА - БИОЛОГИЈА - 2025

У хидротермичке хипотеза има за циљ да објасни примитивне услове у којима су први облици живота настао на Земљи, предлаже као главни поставку топлих извора који се налазе у дубинама океана.

Низ извора термалне воде лоциран је са температурама које досежу и 350 ° Ц, где обитава низ типичних фауна ових услова, као што су шкољке, црви, ракови, порифери и неке иглокожице (морске звезде и њихови сродници).

Ови докази указују да су дубока океанска окружења вероватно била погодна за настанак живота, а најранији облици живота били су хемоаутотрофни микроорганизми.

Даље, кипућа вода дом је за низ хемосинтетских бактерија које своју енергију извлаче из сумпорних супстанци којих има у овој врсти окружења.

Кемосинтетске бактерије имају произвођачке функције у екосуставима, што је основа ланца исхране, аналогно улози биљака у типичним екосистемима.

Идеје везане за хидротермалну хипотезу почеле су се појављивати почетком 1977. године, када је истраживач Цорлисс изравним посматрањем водио хидротермалне системе лоциране на острвима Галапагос.

Позадина и алтернативне теорије

Током неколико деценија, истраживачи су предложили десетине теорија којима се покушава објаснити порекло живота и повољно окружење у којем се оно требало развити. Како је настао живот једно је од најстаријих и најспорнијих научних питања.

Неки аутори подржавају примарно порекло метаболизма, док њихови противници подржавају генетско порекло.

Панспермија

Средином 1900-их, познати научник Аррхениус предложио је теорију панспермије или космолошку теорију. Ова идеја подиже порекло живота захваљујући доласку просторних микроорганизама са планете на којој је живот раније постојао.

Логично, космолошка теорија не пружа идеје које решавају проблем, јер не објашњава како је ванземаљски живот настао на наведеној хипотетичкој планети.

Штавише, није велика вероватноћа да су микроскопски ентитети који су колонизовали пребиотичке средине преживели услове свемира док нису стигли до планете Земље.

Абиотски модели

Абиотички модели предлажу да живот потиче осим "микроструктуре" као прелазни облици између органских молекула и облика раног живота. Међу главним браниоцима ове теорије су Опарин, Сиднеи В. Фок и Алфонсо Ф. Херрера.

Према Опарину и Халданеу, коацервати су пробиотори претечи живота, ограничени плазма мембраном која омогућава интеракцију са њиховим окружењем. Према ауторима, настали су пре молекула који преносе генетске информације: ДНК или РНК.

Са своје стране, Станлеи Миллер и Харолд Уреи успели су да направе генијалан систем који је опонашао "примитивну атмосферу живота". Компоненте присутне у хипотетичкој атмосфери, веома различите од садашње, биле су у стању да синтетишу органске молекуле неопходне за живот (попут аминокиселина) када су на њу примењени топлота и напон.

Фок је успео да добије микросфере величине сличне бактеријама, подвргавајући аминокиселине извору топлоте.

На исти начин су други истраживачи постигли синтезу органских молекула користећи неорганске молекуле као сировину, објашњавајући тако порекло живота из абиотског окружења.

РНА свет

Друга позиција настанка живота постулира као главни догађај појаву молекула који садрже генетску информацију. Различити аутори бране порекло живота од РНА и тврде да је овај молекул истовремено послужио као шаблон и катализатор.

Највећи доказ је постојање рибосома, РНА молекула способних да катализују реакције и истовремено чувају информације у њиховој нуклеотидној секвенци.

Од чега се састоји?

Хидротермална хипотеза предлаже ова екстремна водена окружења као правилно место за синтезу органских једињења која су довела до порекла живих организама на Земљи.

Аутори ове теорије заснивају се на архејским фосилима, модерним подводним хидротермалним системима одушка и теоријским и експерименталним опажањима.

Хидротермалне системе карактеришу високи токови енергије, високо редуктивно окружење и обилне минералне глине, које су идеалне површине за каталитичке реакције. Поред тога, има високу концентрацију ЦХ ₄ , НХ ₃ , Х ₂ и различитих метала.

Хипотеза се састоји од секвенцијалног конверзије ЦХ ₄ , НХ ₃ , Х ₂ у аминокиселинама, те у протеине па у сложеније полимера, док се не постигне структуриран метаболизам и живих организама.

Испитивањем фосила у преткамбријским стијенама пронађене су ћелијске структуре које датирају пре око 3,5 до 3,8 милијарди година у подморским хидротермалним склоповима.

За разлику од претходних хипотеза, хидротермална хипотеза предлаже топлоту као извор енергије, а не УВ зраке и електрично пражњење, као модел „примарног бујона“. Даље, овај модел предлаже постојање градијената у животној средини у погледу температуре, пХ и хемијске концентрације.

Критике теорије

Иако хидротермална хипотеза има неколико ваљаних аргумената, она није универзално прихваћена. Једна од критика о пореклу живота у врелом извору је непристојност и недостатак информација о геолошким моделима пребиотске ере.

Исто тако, молекули неопходни за развој живота - као што су нуклеинске киселине, протеини и мембране - суочили би се са непосредним уништењем, због високих температура хидротермалног окружења.

Међутим, вероватно је да су најранији животни облици били термостабилни, слично термофилним организмима који данас обитавају у екстремним срединама.

С друге стране, појављује се још један проблем везан за концентрацију компонената. Мало је вероватно да би се живот могао развити у пространствима пребиотских океана, где би биомолекуле биле веома разблажене и распршене.

Да би окружење било погодно за настанак живота, мора да промовише интеракције између молекула тако да формирају сложеније цјелине; не разблажити их, као што би се догодило у дубоком океану.

Заговорници хидротермалне теорије сугерирају да је живот могао настати у ограниченим областима које су спречавале разблаживање новоформираних молекула, попут кратера.

Референце

1. Цхаттерјее, С. (2016). Симбиотички приказ порекла живота код хидротермалних кратер језера. Физичка хемија Хемијска физика, 18 (30), 20033–20046.
2. Цорлисс, ЈБ, Баросс, ЈА, и Хоффман, СЕ (1981). Хипотеза о односу између изворишта подморнице и порекла живота на земљи. Оцеанологица Ацта, специјално издање.
3. Холм, НГ (1992). Зашто се хидротермални системи предлажу као вјеродостојно окружење за настанак живота ?. У морским хидротермалним системима и пореклу живота (стр. 5–14). Спрингер, Дордрецхт.
4. Јхеета, С. (2017). Пејзаж настанка живота. Живот, 7 (2), 27.
5. Ланиер, КА, и Виллиамс, ЛД (2017). Поријекло живота: модели и подаци. Часопис за молекуларну еволуцију, 84 (2), 85–92.