ทฤษฎีหลัก Abiogenesis



 อารา มันหมายถึงชุดของกระบวนการและขั้นตอนที่เกิดขึ้นรูปแบบแรกของชีวิตบนโลกเริ่มต้นจากบล็อกโมโนเมอร์เฉื่อยซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปจัดการเพื่อเพิ่มความซับซ้อนของพวกเขา ในแง่ของทฤษฎีนี้ชีวิตเกิดขึ้นจากโมเลกุลที่ไม่มีชีวิตภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม.

มีแนวโน้มว่าหลังจาก abiogenesis ผลิตระบบชีวิตที่เรียบง่ายวิวัฒนาการทางชีววิทยาจะทำหน้าที่ก่อให้เกิดรูปแบบที่ซับซ้อนของชีวิตที่มีอยู่ในปัจจุบัน.

นักวิจัยบางคนเชื่อว่ากระบวนการของการ abiogenesis ควรจะเกิดขึ้นอย่างน้อยหนึ่งครั้งในประวัติศาสตร์ของโลกเพื่อก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิต LUCA สมมุติหรือบรรพบุรุษทั่วไปสากลสุดท้าย (ของตัวย่อในภาษาอังกฤษ, บรรพบุรุษร่วมสากลที่ผ่านมา) ประมาณ 4 พันล้านปีก่อน.

แนะนำว่า LUCA ควรมีรหัสพันธุกรรมตามโมเลกุล DNA ซึ่งมีสี่ฐานของมันแบ่งเป็นสามส่วนประมวลสำหรับกรดอะมิโน 20 ชนิดที่ก่อตัวเป็นโปรตีน นักวิจัยพยายามที่จะเข้าใจที่มาของชีวิตศึกษากระบวนการของ abiogenesis ที่ก่อให้เกิด LUCA.

คำตอบสำหรับคำถามนี้ได้รับการสอบสวนอย่างกว้างขวางและมักจะถูกปกคลุมด้วยหมอกแห่งความลึกลับและความไม่แน่นอน ด้วยเหตุนี้นักชีววิทยาหลายร้อยคนจึงเสนอทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการเกิดซุปในยุคแรกมาจนถึงการอธิบายที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาทางด้านสัตววิทยาและวิทยาชีววิทยา.

ดัชนี

  • 1 ประกอบด้วยอะไร?
  • 2 ต้นกำเนิดของชีวิต: ทฤษฎี
    • 2.1 ทฤษฎีการเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
    • 2.2 การพิสูจน์ของการเกิดขึ้นเอง
    • 2.3 ผลงานจากปาสเตอร์
    • 2.4 Panspermia    
    • 2.5 ทฤษฎีเคมีสังเคราะห์
    • 2.6 การทดลองของ Miller และ Urey
    • 2.7 การก่อพอลิเมอร์
    • 2.8 การกระทบยอดผลลัพธ์ของ Miller และ Pasteur
    • 2.9 RNA World
  • 3 แนวคิดปัจจุบันเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต
  • 4 ข้อตกลงทางชีวภาพและการ abiogenesis
  • 5 อ้างอิง

มันประกอบด้วยอะไร??

ทฤษฎีการ abiogenesis ตั้งอยู่บนพื้นฐานของกระบวนการทางเคมีซึ่งรูปแบบชีวิตที่เรียบง่ายเกิดขึ้นจากบรรพบุรุษที่ไม่มีชีวิต.

สันนิษฐานว่าเป็นกระบวนการของการ abiogenesis เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในทางตรงกันข้ามกับมุมมองการเกิดขึ้นทันทีในกรณีที่โชค ดังนั้นทฤษฎีนี้สันนิษฐานว่าการมีอยู่ของความต่อเนื่องระหว่างสสารที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตและระบบสิ่งมีชีวิตแรก.

ในทำนองเดียวกันชุดของสถานการณ์ที่หลากหลายจะแนะนำว่าจุดเริ่มต้นของชีวิตอาจเริ่มต้นจากโมเลกุลอนินทรี โดยทั่วไปสภาพแวดล้อมเหล่านี้รุนแรงและแตกต่างจากสภาพปัจจุบันของโลก.

เงื่อนไขพรีไบโอติกที่ถูกกล่าวหาเหล่านี้มักจะทำซ้ำในห้องปฏิบัติการเพื่อพยายามสร้างโมเลกุลอินทรีย์เช่นการทดลองที่มีชื่อเสียงของมิลเลอร์และการทดลองของ Urey.

ต้นกำเนิดของชีวิต: ทฤษฎี

ต้นกำเนิดของชีวิตเป็นหนึ่งในหัวข้อที่ถกเถียงกันมากที่สุดโดยนักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญาตั้งแต่สมัยอริสโตเติล นักคิดที่สำคัญคนนี้สามารถพูดคุยเรื่องการเน่าเปื่อยเป็นสัตว์ด้วยชีวิตด้วยการกระทำตามธรรมชาติของธรรมชาติ.

abiogenesis ในแง่ของความคิด Aristotelian สามารถสรุปในวลีที่มีชื่อเสียงของเขา ทุกอย่างเกี่ยวกับร่างกาย, ซึ่งหมายความว่า "ทุกชีวิตมาจากชีวิต".

ถัดไปรูปแบบทฤษฎีและการคาดเดาค่อนข้างมากได้พยายามอธิบายเงื่อนไขและกระบวนการที่นำไปสู่ต้นกำเนิดของชีวิต.

ด้านล่างเราจะอธิบายทฤษฎีที่โดดเด่นที่สุดทั้งจากมุมมองทางประวัติศาสตร์และวิทยาศาสตร์ที่พยายามอธิบายที่มาของระบบสิ่งมีชีวิตแรก:

ทฤษฎีการเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 มีการสันนิษฐานว่ารูปแบบชีวิตสามารถเกิดจากองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต ทฤษฎีการเกิดขึ้นเองได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจากนักคิดสมัยนั้นเนื่องจากได้รับการสนับสนุนจากคริสตจักรคาทอลิก ดังนั้นสิ่งมีชีวิตสามารถงอกทั้งพ่อแม่และสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่.

ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดที่ใช้ในการสนับสนุนทฤษฎีนี้คือการปรากฏตัวของเวิร์มและแมลงอื่น ๆ ในเนื้อย่อยสลายกบที่ปรากฏจากโคลนและหนูที่โผล่ออกมาจากเสื้อผ้าและเหงื่อสกปรก.

อันที่จริงมีสูตรที่สัญญาว่าจะสร้างสัตว์มีชีวิตอยู่ ตัวอย่างเช่นเพื่อให้สามารถสร้างหนูจากวัสดุที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเราต้องรวมเมล็ดข้าวสาลีกับเสื้อผ้าสกปรกในสภาพแวดล้อมที่มืดและเมื่อเวลาผ่านไปหลายวันหนูก็ปรากฏขึ้น.

ประชาสัมพันธ์ของส่วนผสมนี้เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าเหงื่อของมนุษย์ในเสื้อผ้าและการหมักข้าวสาลีเป็นตัวแทนที่กำกับการก่อตัวของชีวิต.

การพิสูจน์ของรุ่นที่เกิดขึ้นเอง

ในศตวรรษที่สิบเจ็ดพวกเขาเริ่มสังเกตเห็นข้อบกพร่องและช่องว่างในงบของทฤษฎีของรุ่นที่เกิดขึ้นเอง มันไม่เป็นเช่นนั้นจนกระทั่งปี ค.ศ. 1668 นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีฟรานเชสโกเรดิได้คิดค้นการออกแบบการทดลองที่เพียงพอที่จะปฏิเสธมัน.

ในการทดลองที่ถูกควบคุมของเขา Redi วางชิ้นเนื้อที่ถูกหั่นอย่างประณีตแล้วห่อด้วยมัสลินในภาชนะที่ปลอดเชื้อ ไหเหล่านี้ถูกคลุมด้วยผ้าโปร่งอย่างเหมาะสมดังนั้นจึงไม่มีสิ่งใดสัมผัสกับเนื้อสัตว์ได้ นอกจากนี้การทดลองบอกกับขวดชุดอื่นที่ไม่ได้ครอบคลุม.

เมื่อเวลาผ่านไปหลายวันหนอนก็ถูกพบเฉพาะในไหที่ถูกค้นพบเนื่องจากแมลงวันสามารถเข้าและฝากไข่ได้อย่างอิสระ ในกรณีของขวดที่ต่อยอดไข่จะถูกวางโดยตรงบนผ้าโปร่ง.

ในทำนองเดียวกันนักวิจัย Lazzaro Spallanzani ได้พัฒนาชุดการทดลองเพื่อปฏิเสธสถานที่แห่งการเกิดขึ้นเอง สำหรับสิ่งนี้เขาทำรายละเอียดของชุดซุปที่เขาส่งไปต้มนาน ๆ เพื่อทำลายจุลินทรีย์ที่จะมีชีวิตอยู่ที่นั่น.

อย่างไรก็ตามผู้สนับสนุนของรุ่นที่เกิดขึ้นเองอ้างว่าปริมาณความร้อนที่น้ำซุปที่ถูกเปิดเผยนั้นมากเกินไปและทำลาย "กำลังสำคัญ".

ผลงานจากปาสเตอร์

ต่อมาในปีพ. ศ. 2407 นักชีววิทยาและนักเคมีชาวฝรั่งเศสหลุยส์ปาสเตอร์ออกเดินทางเพื่อยุติการกำเนิดที่เกิดขึ้นเอง.

เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์นี้ปาสเตอร์ได้ทำบรรจุภัณฑ์แก้วที่เรียกว่า "คอหงส์" เนื่องจากมีความยาวและโค้งที่ปลายจึงป้องกันไม่ให้เข้าสู่จุลินทรีย์ใด ๆ.

ในภาชนะเหล่านี้ปาสเตอร์ต้มซุปมิโสะที่ยังคงปลอดเชื้อ เมื่อคอหนึ่งในนั้นแตกมันก็กลายเป็นสิ่งปนเปื้อนและจุลินทรีย์ก็แพร่กระจายในเวลาอันสั้น.

หลักฐานจากปาสเตอร์นั้นไม่สามารถหักล้างได้ซึ่งประสบความสำเร็จในการทำลายทฤษฎีที่กินเวลานานกว่า 2,500 ปี.

สเปอร์    

ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 นักเคมีชาวสวีเดน Svante Arrhenius เขียนหนังสือชื่อ "การสร้างโลกซึ่งเขาแนะนำว่าชีวิตมาจากอวกาศผ่านสปอร์ที่ต้านทานสภาวะรุนแรง.

เหตุผลทฤษฎีของ panspermia ถูกล้อมรอบด้วยความขัดแย้งมากนอกจากนั้นมันไม่ได้ให้คำอธิบายจริง ๆ ถึงต้นกำเนิดของชีวิต.

ทฤษฎีทางเคมี

ในการตรวจสอบการทดลองของ Pasteur หนึ่งในข้อสรุปทางอ้อมของหลักฐานของเขาคือจุลินทรีย์พัฒนาจากผู้อื่นเท่านั้นนั่นคือชีวิตสามารถมาจากชีวิตได้เท่านั้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "ไบโอจีเนซิส".

ตามมุมมองนี้ทฤษฎีวิวัฒนาการทางเคมีจะเกิดขึ้นนำโดย Alexander Alexander Oparin และ John John S. S. Haldane ชาวอังกฤษ.

วิสัยทัศน์นี้เรียกอีกอย่างว่าทฤษฎีเคมีสังเคราะห์ของ Oparin-Haldane เสนอว่าในสภาพแวดล้อม prebiotic โลกมีชั้นบรรยากาศที่ขาดออกซิเจนและมีไอน้ำมีเธนแอมโมเนียคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนสูงดังนั้นจึงลดลงอย่างมาก. 

ในสภาพแวดล้อมนี้มีกองกำลังที่แตกต่างกันเช่นการปล่อยไฟฟ้ารังสีแสงอาทิตย์และกัมมันตภาพรังสี กองกำลังเหล่านี้ทำหน้าที่ในสารประกอบอนินทรีย์ทำให้เกิดโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้นสร้างโมเลกุลอินทรีย์ที่รู้จักกันในชื่อสารประกอบพรีไบโอติก.

การทดลองของ Miller และ Urey

ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1950 นักวิจัย Stanley L. Miller และ Harold C. Urey พยายามสร้างระบบที่แยบยลซึ่งจำลองสภาพบรรพบุรุษของชั้นบรรยากาศบนโลกตามทฤษฎีของ Oparin-Haldane.

สแตนเลย์และอูรย์พิสูจน์แล้วว่าภายใต้เงื่อนไข "ดั้งเดิม" สารประกอบอนินทรีย์ธรรมดาสามารถกำเนิดโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งขาดไม่ได้สำหรับชีวิตเช่นกรดอะมิโนกรดไขมันยูเรียเป็นต้น.

การก่อพอลิเมอร์

แม้ว่าการทดลองที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้จะเสนอแนะวิธีที่เป็นไปได้ที่โมเลกุลของสารชีวโมเลกุลที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบที่มีชีวิตเกิดขึ้น แต่ก็ไม่แนะนำให้อธิบายกระบวนการโพลิเมอไรเซชัน.

มีหลายรุ่นที่พยายามอธิบายคำถามนี้ ครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับพื้นผิวแร่ที่เป็นของแข็งที่พื้นที่ผิวยกระดับและซิลิเกตสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับโมเลกุลคาร์บอน.

ในมหาสมุทรลึกช่องระบายความร้อนด้วยน้ำเป็นแหล่งตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมเช่นเหล็กและนิกเกิล จากการทดลองในห้องปฏิบัติการโลหะเหล่านี้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน.

ในที่สุดหลุมของมหาสมุทรจะมีบ่อน้ำร้อนซึ่งกระบวนการระเหยสามารถทำให้เกิดความเข้มข้นของโมโนเมอร์ซึ่งจะช่วยส่งเสริมการก่อตัวของโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น ในสมมติฐานนี้สมมติฐานของ "ซุปดั่งเดิม" นั้นมีพื้นฐานมาจาก.

กระทบยอดผลลัพธ์ของ Miller และ Pasteur

ตามคำสั่งของความคิดที่กล่าวถึงในส่วนก่อนหน้านี้เรามีการทดลองของปาสเตอร์พิสูจน์ว่าชีวิตไม่ได้เกิดจากวัสดุเฉื่อยในขณะที่หลักฐานของมิลเลอร์และอูรย์ระบุว่าถ้ามันเกิดขึ้น แต่ในระดับโมเลกุล.

เพื่อให้สามารถคืนดีผลลัพธ์ทั้งสองได้โปรดจำไว้ว่าองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกทุกวันนี้แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับบรรยากาศพรีไบโอติก.

ออกซิเจนที่มีอยู่ในบรรยากาศปัจจุบันจะทำหน้าที่เป็น "เรือพิฆาต" ของโมเลกุลในการสร้าง นอกจากนี้ยังจำเป็นที่จะต้องพิจารณาว่าแหล่งพลังงานที่ส่งเสริมการก่อตัวของโมเลกุลอินทรีย์นั้นไม่ได้อยู่กับความถี่และความรุนแรงของสภาพแวดล้อมพรีไบโอติกอีกต่อไป.

สิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบที่มีอยู่บนโลกนั้นประกอบไปด้วยบล็อกโครงสร้างขนาดใหญ่และชีวโมเลกุลที่เรียกว่าโปรตีนกรดนิวคลีอิกและไขมัน กับพวกเขาคุณสามารถ "สร้าง" พื้นฐานของชีวิตปัจจุบัน: เซลล์.

ในห้องขังชีวิตนั้นถูกยืดเยื้อและบนหลักการนี้ปาสเตอร์ยึดถือตัวเขาเองเพื่อยืนยันว่าสิ่งมีชีวิตทุกอย่างจะต้องมาจากอีกชีวิตหนึ่งที่มีอยู่แล้ว.

โลก RNA

บทบาทของการเกิดปฏิกิริยาอัตโนมัติในระหว่างการ abiogenesis มีความสำคัญดังนั้นหนึ่งในสมมติฐานที่มีชื่อเสียงที่สุดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิตคือของโลก RNA ซึ่งสมมุติฐานการเริ่มต้นจากโมเลกุลลูกโซ่ง่ายที่มีความสามารถในการจำลองตัวเอง.

แนวคิดของ RNA นี้แสดงให้เห็นว่าสารชีวภาพตัวแรกไม่ได้เป็นโมเลกุลของโปรตีนธรรมชาติ แต่โมเลกุลของ RNA - หรือโพลิเมอร์คล้ายกับสารนี้ - ด้วยความสามารถในการเร่งปฏิกิริยา.

สมมติฐานนี้มีพื้นฐานอยู่บนคุณสมบัติของ RNA เพื่อสังเคราะห์เศษสั้น ๆ โดยใช้การแบ่งเบาบรรเทาที่นำกระบวนการนอกเหนือจากการส่งเสริมการก่อตัวของเปปไทด์, เอสเทอร์และพันธะ glycosidic.

ตามทฤษฎีนี้อาร์เอ็นเอบรรพบุรุษเกี่ยวข้องกับปัจจัยบางอย่างเช่นโลหะ pyrimidines และกรดอะมิโน ด้วยความก้าวหน้าและการเพิ่มขึ้นของความซับซ้อนในเมแทบอลิซึมความสามารถในการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์เกิดขึ้น.

ในกระบวนการวิวัฒนาการ RNA ถูกแทนที่ด้วยโมเลกุลที่มีความเสถียรทางเคมีมากขึ้น: DNA.

แนวคิดปัจจุบันเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต

ปัจจุบันมีการสงสัยกันว่าชีวิตเกิดขึ้นในสถานการณ์ที่รุนแรง: พื้นที่มหาสมุทรใกล้ปล่องภูเขาไฟที่อุณหภูมิสามารถสูงถึง 250 ° C และความดันบรรยากาศมากกว่า 300 บรรยากาศ.

ความสงสัยนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความหลากหลายของรูปแบบชีวิตที่พบในภูมิภาคที่เป็นศัตรูและหลักการนี้เรียกว่า "ทฤษฎีโลกร้อน".

สภาพแวดล้อมเหล่านี้ได้รับการอาณานิคมโดย archaebacteria สิ่งมีชีวิตที่สามารถเจริญเติบโตพัฒนาและทำซ้ำในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอาจคล้ายกับสภาพพรีไบโอติกมาก (รวมถึงความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำและ CO ระดับสูง)2).

เสถียรภาพทางความร้อนของสภาพแวดล้อมเหล่านี้การป้องกันที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันและการไหลของก๊าซคงที่เป็นคุณลักษณะเชิงบวกบางประการที่ทำให้ปล่องภูเขาไฟและก้นปล่องภูเขาไฟสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับแหล่งกำเนิดของชีวิต.

ข้อตกลงการให้กำเนิดทางชีวภาพและ abiogenesis

ในปี 1974 นักวิจัยชื่อดัง Carl Sagan ตีพิมพ์บทความที่ชัดเจนเกี่ยวกับการใช้คำว่า biogenesis และ abiogenesis ตามที่เซแกนคำทั้งสองนี้ถูกนำไปใช้ในบทความที่เกี่ยวข้องกับคำอธิบายของต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตแรก.

ท่ามกลางข้อผิดพลาดเหล่านี้ใช้คำว่า biogenesis เป็นคำตรงข้าม กล่าวคือไบโอจีเนซิสใช้เพื่ออธิบายที่มาของสิ่งมีชีวิตจากสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในขณะที่อาบีโอเจเนซิสหมายถึงที่มาของสิ่งมีชีวิตจากสสาร.

ในแง่นี้เส้นทางชีวเคมีร่วมสมัยถือว่าเป็นไบโอจีนิกและเส้นทางการเผาผลาญ prebiological เป็น abiogenic ดังนั้นจึงจำเป็นต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการใช้คำศัพท์ทั้งสอง.

การอ้างอิง

  1. Bergman, J. (2000) ทำไม abiogenesis เป็นไปไม่ได้. สมาคมวิจัยการสร้างรายไตรมาส, 36(4).
  2. Pross, A. , & Pascal, R. (2013) ต้นกำเนิดของชีวิต: สิ่งที่เรารู้สิ่งที่เรารู้และสิ่งที่เราจะไม่มีทางรู้. ชีววิทยาเปิด, 3(3), 120190.
  3. Sadava, D. , & Purves, W. H. (2009). ชีวิต: วิทยาศาสตร์ของชีววิทยา. Ed. Panamericana การแพทย์.
  4. Sagan, C. (1974) ในคำว่า 'การให้กำเนิดชีวภาพ' และ 'abiogenesis'. ต้นกำเนิดของชีวิตและวิวัฒนาการของชีวมณฑล, 5(3), 529-529.
  5. Schmidt, M. (2010) Xenobiology: รูปแบบใหม่ของชีวิตเป็นเครื่องมือความปลอดภัยทางชีวภาพขั้นสูงสุด. Bioessays, 32(4), 322-331.
  6. Serafino, L. (2016) Abiogenesis เป็นความท้าทายทางทฤษฎี: การสะท้อนบางอย่าง. สวัสดีชีววิทยาของทฤษฎี, 402, 18-20.