ТЕОРИЈА АБИОТСКЕ СИНТЕЗЕ: ГЛАВНЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Абиотиц Синтхесис Тхеори је постулат који сматра да је живот настао из неживотних једињења (абиотички = неживих). То сугерише да је живот постепено настао из синтезе органских молекула. Међу тим органским молекулама истичу се аминокиселине које су прекурсори сложенијих структура које стварају живе ћелије.

Истраживачи који су предложили ову теорију били су руски научник Александар Опарин и британски биохемичар Јохн Халдане. Сваки од ових научника, истражујући самостално, дошао је до исте хипотезе: да порекло живота на Земљи потиче од органских и минералних једињења (неживе материје) која су раније постојала у примитивној атмосфери.

Јохн Халдане, један од промотора Теорије абиотске синтезе

Од чега се састоји?

Теорија абиотске синтезе утврђује да је настанак живота на Земљи настао због смеше између анорганских и органских једињења која су се у то време налазила у атмосфери, која је била напуњена водоником, метаном, воденом паром, угљен диоксид и амонијак.

Опарин и Халдане теорија

Опарин и Халдане мислили су да рана Земља има атмосферу која смањује; то јест атмосфера са мало кисеоника у којој присутни молекули донирају своје електроне.

Након тога, атмосфера би се постепено мењала, стварајући једноставне молекуле, попут молекуларног водоника (Х2), метана (ЦХ4), угљен-диоксида (ЦО2), амонијака (НХ3) и водене паре (Х2О). Под овим условима су предложили да:

- Једноставни молекули могли су да реагују, користећи енергију сунчевих зрака, електрично пражњење из олуја, топлоту Земљине језгре, између осталих врста енергије која је на крају утицала на физичко-хемијске реакције.

- Ово је подстакло стварање коацервата (система молекула из којих потиче живот, према Опарину) који су плутали у океанима.

- У овом "примитивном бујону" услови би били адекватни тако да су грађевни блокови могли бити комбиновани у каснијим реакцијама.

- Већи и сложенији молекули (полимери), попут протеина и нуклеинских киселина настали су из ових реакција, вероватно погодованих присуством воде из базена у близини океана.

- Ови полимери су могли бити састављени у јединице или структуре које се могу одржавати и реплицирати. Опарин је сматрао да су то могле бити „колоније“ протеина груписаних заједно да би се извршио метаболизам, а Халдане је сугерисао да се макромолекуле затворе у мембране да формирају ћелијске структуре.

Разматрања о теорији

Детаљи на овом моделу вероватно нису тачни. На пример, геолози сада верују да се рана атмосфера није смањивала и нејасно је да ли су баре на ивици океана вероватно место за прво појављивање живота.

Међутим, основна идеја „постепено и спонтано формирање група једноставних молекула, затим формирање сложенијих структура и коначно стицање способности само-поновног понављања“ остаје у основи већине хипотеза о пореклу стварни живот.

Експерименти који подржавају теорију абиотске синтезе

Миллер и Уреи експериментишу

1953. године Станлеи Миллер и Харолд Уреи су урадили експеримент како би тестирали идеје Опарина и Халданеа. Открили су да се органски молекули могу произвести спонтано под смањеним условима сличним онима раније описане у раној Земљи.

Миллер и Уреи изградили су затворени систем који је садржавао количину загрејане воде и мешавину гасова за које се сматрало да обилују у раној Земљиној атмосфери: метан (ЦХ4), угљен-диоксид (ЦО2) и амонијак (НХ3).

Да би симулирали громобране који су могли да обезбеде енергију потребну за хемијске реакције које су резултирале сложенијим полимерима, Миллер и Уреи су послали електричне пражњење кроз електроду у свој експериментални систем.

Миллер и Уреи експериментишу

Након што су недељу дана спроводили експеримент, Миллер и Уреи су открили да су се формирале различите врсте аминокиселина, шећера, липида и других органских молекула.

Велики, сложени молекули - попут ДНК и протеина - су недостајали. Међутим, експеримент Миллер-Уреи показао је да се барем неки грађевни блокови ових молекула могу формирати спонтано из једноставних једињења.

Експеримент Јуана Ороа

Настављајући са потрагом за пореклом живота, шпански научник Јуан Оро користио је своје биохемијско знање за постизање синтетизације, у лабораторијским условима, других органских молекула важних за живот.

Оро је поновио услове експеримента Миллер и Уреи, који производи деривате цијанида у великим количинама.

Користећи овај производ (цијановодична киселина), амонијак и воду, овај истраживач је био у могућности да синтетише молекуле аденина, једну од 4 азотне базе ДНК и једну од компоненти АТП-а, основни молекул за обезбеђивање енергије већини живих бића .

Када је овај налаз објављен 1963. године, имао је не само научни, већ и популарни утицај, јер је показао могућност спонтане појаве нуклеотида на раној Земљи без икаквог спољњег утицаја.

Успео је да синтетише, креирајући у лабораторији окружење слично ономе које је постојало на примитивној Земљи, друга органска једињења, углавном липиди који су део ћелијских мембрана, неки протеини и активни ензими важни у метаболизму.

Сиднеи Фок експеримент

1972., Сиднеи Фок и његови сарадници спровели су експеримент који им је омогућио стварање структура са мембранским и осмотским својствима; то јест, слично живим ћелијама, које су назвали протеиноидним микросферулама.

Користећи суву мешавину аминокиселина, наставили су да их греју до умерене температуре; на тај начин су постигли стварање полимера. Ови полимери, растворени у физиолошком раствору, формирали су ситне капљице величине бактеријске ћелије способне да изводе одређене хемијске реакције.

Ове микросфере су имале двоструку пропусну овојницу, сличну тренутним ћелијским мембранама, што им је омогућило да хидрирају и дехидрирају у зависности од промена у окружењу у којем су се налазиле.

Сва ова запажања добијена из проучавања микросфера, показала су представу о врсти процеса који су могли да настану од првих ћелија.

Алфонсо Херрера експеримент

Други истраживачи спровели су сопствене експерименте покушавајући да реплицирају молекуларне структуре које су проузроковале прве ћелије. Алфонсо Херрера, мексички научник, успео је да вештачки створи структуре које је назвао сулфобиосима и копоидима.

Херрера је користио мешавине супстанци као што су амонијум сулфоцијанид, амонијум тиосанат и формалдехид с којима је био у стању да синтетише мале структуре велике молекулске тежине. Ове структуре богате сумпором биле су организоване на сличан начин као и живе ћелије, због чега их је назвао сулфобиа.

Слично томе, он је помешао маслиново уље и бензин са малим количинама натријум хидроксида да би створио друге врсте микроструктура које су биле организоване на сличан начин као и протозоје; назвао је ове копопоиде из микросфере.

Референце

1. Царранза, Г. (2007). Биологија И. Уреднички праг, Мексико.
2. Флорес, Р., Херрера, Л. и Хернандез, В. (2004). Биологија 1 (прво издање). Редакција Прогресо.
3. Фок, СВ (1957). Хемијски проблем спонтане генерације. Часопис за хемијско образовање, 34 (10), 472–479.
4. Фок, СВ, Харада, К. (1958). Термичка кополимеризација аминокиселина у производ који подсећа на протеин. Наука, 128, 1214.
5. Гама, А. (2004). Биологија: Биогенеза и микроорганизми (друго издање). Пеарсон Едуцатион.
6. Гама, А. (2007). Биологија И: конструктивистички приступ (3. изд.). Пеарсон Едуцатион.
7. Гордон-Смитх, Ц. (2003). Хипотеза Опарин-Халданеа. Оригинс оф лифе: Оријентири КСКС века. Опоравак од: симсоуп.инфо
8. Херрера, А. (1942). Нова теорија о пореклу и природи живота. Наука, 96: 14.
9. Ледесма-Матеос, И., и Цлеавес, ХЈ (2016). Алфонсо Луис Херрера и почеци еволуционизма и студија о пореклу живота у Мексику. Часопис за молекуларну еволуцију, 83 (5-6), 193–203.
10. МцЦоллом, Т. (2013). Миллер-Уреи и шире: Шта су научили о реакцијама пребиотске органске синтезе у последњих 60 година ?. Годишњи преглед наука о планети и планети, 41, 207-229.
11. Миллер, С. (1953) Производња аминокиселина под могућим примитивним земаљским условима. Наука 117: 528– 529
12. Миллер, СЛ (1955). Производња неких органских једињења у могућим примитивним условима земље. Часопис Америчког хемијског друштва.
13. Миллер, СЛ, Уреи, ХЦ, & Оро, Ј. (1976). Поријекло органских једињења на примитивној земљи и у метеоритима. Часопис за молекуларну еволуцију, 9 (1), 59–72.
14. Онате, Л. (2010). Биологија 1, свезак 1. Уређивачи учења учења.
15. Паркер, ЕТ, Цлеавес, ХЈ, Цаллахан, МП, Дворкин, ЈП, Главин, ДП, Лазцано, А., & Бада, ЈЛ (2011). Пребиотска синтеза метионина и других органских једињења која садрже сумпор на примитивној земљи: савремена поновна процена заснована на необјављеном експерименту Станлеи Миллер из 1958. године. Порекло живота и еволуција биосфера, 41 (3), 201–212.