ทฤษฎีการสังเคราะห์ Abiotic ลักษณะสำคัญ

ทฤษฎีการสังเคราะห์ abiotic เป็นสัจพจน์ที่เสนอว่าชีวิตเกิดจากสารประกอบที่ไม่มีชีวิต (abiotic = ไม่มีชีวิต) มันแสดงให้เห็นว่าชีวิตเกิดขึ้นค่อยๆจากการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ ในบรรดาโมเลกุลอินทรีย์เหล่านี้คือกรดอะมิโนซึ่งเป็นสารตั้งต้นของโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นที่ก่อให้เกิดเซลล์ที่มีชีวิต.

นักวิจัยที่เสนอทฤษฎีนี้คือนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Alexander Oparin และนักชีวเคมีชาวอังกฤษ John Haldane นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนสืบสวนด้วยตัวเองมาถึงสมมติฐานเดียวกัน: ที่มาของสิ่งมีชีวิตบนโลกมาจากสารประกอบอินทรีย์และแร่ธาตุ (ไม่มีชีวิต) ที่เคยมีอยู่ในบรรยากาศดั้งเดิม.

ดัชนี

• 1 ประกอบด้วยอะไร?
• 2 ทฤษฎีของ Oparin และ Haldane
  • 2.1 ข้อพิจารณาทางทฤษฎี
• 3 การทดลองที่สนับสนุนทฤษฎีการสังเคราะห์ abiotic
  • 3.1 การทดลองของ Miller และ Urey
  • 3.2 การทดลอง Juan Oró
  • 3.3 การทดลองของซิดนีย์ฟ็อกซ์
  • 3.4 การทดลองของ Alfonso Herrera
• 4 อ้างอิง

มันประกอบด้วยอะไร??

ทฤษฎีการสังเคราะห์ abiotic ระบุว่าต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกเกิดขึ้นเนื่องจากส่วนผสมระหว่างสารประกอบอนินทรีย์และสารอินทรีย์ที่อยู่ในชั้นบรรยากาศของเวลานั้นซึ่งถูกตั้งข้อหาไฮโดรเจนไฮโดรเจนมีเทนไอน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และแอมโมเนีย.

ทฤษฎีของ Oparin และ Haldane

Oparin และ Haldane คิดว่าโลกดึกดำบรรพ์มีบรรยากาศลดลง นั่นคือบรรยากาศที่มีออกซิเจนเพียงเล็กน้อยซึ่งโมเลกุลที่มีอยู่มักจะบริจาคอิเล็กตรอน.

จากนั้นบรรยากาศจะเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ ทำให้เกิดโมเลกุลง่าย ๆ เช่นโมเลกุลไฮโดรเจน (H2), มีเธน (CH4), คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), แอมโมเนีย (NH3) และไอน้ำ (H2O) ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้พวกเขาแนะนำว่า:

- โมเลกุลที่เรียบง่ายสามารถตอบสนองได้โดยใช้พลังงานที่มาจากรังสีของดวงอาทิตย์การคายประจุไฟฟ้าจากพายุความร้อนจากแกนกลางของโลกท่ามกลางพลังงานประเภทอื่นที่ส่งผลต่อปฏิกิริยาทางเคมีและฟิสิกส์.

- สิ่งนี้ส่งเสริมการก่อตัวของ coacervates (ระบบของโมเลกุลที่กำเนิดชีวิตตาม Oparin) ที่ลอยอยู่ในมหาสมุทร.

- ใน "ซุปดึกดำบรรพ์" นี้เงื่อนไขจะเพียงพอเพื่อให้สามารถสร้างการรวมหน่วยในปฏิกิริยาต่อมา.

- จากปฏิกิริยาเหล่านี้โมเลกุลขนาดใหญ่และซับซ้อนมากขึ้น (โพลีเมอร์) ถูกสร้างขึ้นเช่นโปรตีนและกรดนิวคลีอิกอาจได้รับการสนับสนุนโดยการมีน้ำจากแอ่งน้ำใกล้มหาสมุทร.

- โพลีเมอร์เหล่านี้สามารถรวมตัวกันเป็นหน่วยหรือโครงสร้างที่สามารถบำรุงรักษาและทำซ้ำได้ โอปรินคิดว่าพวกเขาอาจเป็น "อาณานิคม" ของโปรตีนที่ถูกจัดกลุ่มเพื่อทำเมแทบอลิซึมและ Haldane แนะนำว่าโมเลกุลของแมคโครโมเลกุลถูกห่อหุ้มในเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายเซลล์.

ข้อพิจารณาเกี่ยวกับทฤษฎี

รายละเอียดของรุ่นนี้อาจไม่ถูกต้องทั้งหมด ยกตัวอย่างเช่นนักธรณีวิทยาเชื่อว่าบรรยากาศดั้งเดิมไม่หดตัวและไม่ชัดเจนหากบ่อน้ำที่อยู่ตามขอบมหาสมุทรเป็นสถานที่ที่น่าจะเป็นที่ปรากฎของสิ่งมีชีวิตเป็นครั้งแรก.

อย่างไรก็ตามแนวคิดพื้นฐาน "การก่อตัวของกลุ่มของโมเลกุลง่าย ๆ อย่างค่อยเป็นค่อยไปและเป็นธรรมชาติจากนั้นการก่อตัวของโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นและในที่สุดการได้มาซึ่งความสามารถในการทำซ้ำตัวเอง" ยังคงเป็นแกนหลักของสมมติฐานส่วนใหญ่ ชีวิตปัจจุบัน.

การทดลองที่สนับสนุนทฤษฎีการสังเคราะห์ abiotic

การทดลองของ Miller และ Urey

ในปี 1953 สแตนลีย์มิลเลอร์และฮาโรลด์อูรย์ได้ทำการทดลองเพื่อทดสอบแนวคิดของ Oparin และ Haldane พวกเขาค้นพบว่าโมเลกุลอินทรีย์สามารถเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติภายใต้เงื่อนไขการลดที่คล้ายกับโลกดั้งเดิมที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้.

มิลเลอร์และอูรย์สร้างระบบปิดที่บรรจุน้ำอุ่นและมีส่วนผสมของก๊าซที่คิดว่ามีอยู่มากมายในชั้นบรรยากาศโลกยุคแรก: มีเธน (CH4), คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และแอมโมเนีย (NH3).

เพื่อจำลองรังสีที่อาจให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีที่ก่อให้เกิดโพลิเมอร์ที่ซับซ้อนที่สุดมิลเลอร์และอูรย์จึงส่งไฟฟ้าช็อตผ่านอิเล็กโทรดในระบบการทดลองของพวกเขา.

หลังจากปล่อยให้การทดลองวิ่งเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์มิลเลอร์และอูรย์ค้นพบว่ามีกรดอะมิโนหลายชนิดน้ำตาลไขมันและโมเลกุลอินทรีย์อื่น ๆ.

โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ซับซ้อนเช่น DNA และโปรตีนหายไป อย่างไรก็ตามการทดลองของ Miller-Urey แสดงให้เห็นว่าอย่างน้อยส่วนประกอบพื้นฐานบางอย่างของโมเลกุลเหล่านี้อาจเกิดขึ้นเองได้จากสารประกอบง่าย ๆ.

การทดลอง Juan Oró

ต่อจากการค้นหาต้นกำเนิดของชีวิตนักวิทยาศาสตร์ชาวสเปน Juan Oróใช้ความรู้ทางชีวเคมีของเขาในการสังเคราะห์ในสภาพห้องปฏิบัติการโมเลกุลอินทรีย์อื่น ๆ ที่สำคัญต่อชีวิต.

Oro ตอบเงื่อนไขการทดลองของ Miller และ Urey ซึ่งผลิตอนุพันธ์ไซยาไนด์ในปริมาณมาก.

การใช้ผลิตภัณฑ์นี้ (กรดไฮโดรไซยานิค) รวมทั้งแอมโมเนียและน้ำนักวิจัยนี้สามารถสังเคราะห์โมเลกุลของ adenine หนึ่งใน 4 ฐานไนโตรเจนของ DNA และเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของ ATP ซึ่งเป็นโมเลกุลพื้นฐานที่ให้พลังงานแก่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่.

เมื่อการค้นพบนี้ถูกตีพิมพ์ในปี 1963 มันไม่เพียง แต่มีผลทางวิทยาศาสตร์ แต่ยังได้รับความนิยมเนื่องจากมันแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการเกิดนิวคลีโอไทด์บนโลกดึกดำบรรพ์โดยไม่มีอิทธิพลภายนอกใด ๆ.

นอกจากนี้เขายังสามารถสังเคราะห์สร้างสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการคล้ายกับสิ่งที่มีอยู่ในโลกยุคแรกสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ ส่วนใหญ่เป็นไขมันที่เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์โปรตีนและเอนไซม์ที่สำคัญในการเผาผลาญ.

การทดลองของซิดนีย์ฟ็อกซ์

ในปี 1972 ซิดนีย์ฟ็อกซ์และผู้ทำงานร่วมกันของเขาทำการทดลองที่อนุญาตให้พวกเขาสร้างโครงสร้างด้วยเมมเบรนและคุณสมบัติออสโมติก นั่นคือคล้ายกับเซลล์ที่มีชีวิตซึ่งพวกเขาเรียกว่า โปรตีนไมโครสเฟียร์.

การใช้ส่วนผสมของกรดอะมิโนแบบแห้งพวกมันจะให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิปานกลาง พวกเขาประสบความสำเร็จในการก่อตัวของโพลิเมอร์ พอลิเมอร์เหล่านี้เมื่อละลายในน้ำเกลือจะก่อตัวเป็นหยดน้ำขนาดเล็ก ๆ ของเซลล์แบคทีเรียที่สามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีบางอย่างได้.

microspherules เหล่านี้มีซองจดหมายซึมผ่านสองชั้นคล้ายกับเยื่อหุ้มเซลล์ปัจจุบันซึ่งทำให้พวกมันชุ่มชื้นและดีไฮเดรตขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมที่พวกมันอยู่.

การสังเกตทั้งหมดเหล่านี้ได้จากการศึกษา microspherules แสดงให้เห็นความคิดเกี่ยวกับประเภทของกระบวนการที่อาจมีต้นกำเนิดเซลล์แรก.

การทดลองของ Alfonso Herrera

นักวิจัยคนอื่นทำการทดลองของตัวเองเพื่อพยายามเลียนแบบโครงสร้างโมเลกุลที่ก่อให้เกิดเซลล์แรก Alfonso Herrera นักวิทยาศาสตร์ชาวเม็กซิกันพยายามสร้างโครงสร้างที่เขาเรียกว่าซัลโฟไบโอและคอลโพไทด์.

Herrera ใช้ส่วนผสมของสารต่าง ๆ เช่นแอมโมเนียมซัลเฟตไซยาไนด์แอมโมเนียมไธโอไซยาเนตและฟอร์มัลดีไฮด์ซึ่งเขาสามารถสังเคราะห์โครงสร้างขนาดเล็กที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงได้ โครงสร้างที่อุดมด้วยกำมะถันเหล่านี้มีการจัดเรียงคล้ายกับเซลล์ที่มีชีวิตดังนั้นเขาจึงเรียกมันว่า.

ในทำนองเดียวกันเขาผสมน้ำมันมะกอกและน้ำมันเบนซินกับโซเดียมไฮดรอกไซด์เล็กน้อยเพื่อสร้างโครงสร้างจุลภาคชนิดอื่น ๆ ที่มีการจัดระเบียบในลักษณะเดียวกันกับโปรโตซัว เพื่อ microspheres เหล่านี้เขาเรียกพวกเขา colpoides.

การอ้างอิง

1. Carranza, G. (2007). ชีววิทยา 1. เกณฑ์บรรณาธิการเม็กซิโก.
2. Flores, R. , Herrera, L. & Hernández, V. (2004). ชีววิทยา 1 (ฉบับที่ 1) บรรณาธิการ Progreso.
3. Fox, S. W. (1957) ปัญหาทางเคมีของการเกิดขึ้นเอง. วารสารเคมีศึกษา, 34(10), 472-479.
4. สุนัขจิ้งจอก, S. W. , & Harada, K. (1958) copolymerization ความร้อนของกรดอะมิโนกับโปรตีนคล้ายกันในผลิตภัณฑ์. วิทยาศาสตร์, 128, 1214.
5. กามา, อ. (2004). ชีววิทยา: ชีวภาพและจุลินทรีย์ (2nd ed.) การศึกษาของเพียร์สัน.
6. กามา, อ. (2007). ชีววิทยา I: แนวทางคอนสตรัคติวิสต์ (ฉบับที่ 3) การศึกษาของเพียร์สัน.
7. Gordon-Smith, C. (2003) สมมติฐานของ Oparin-Haldane ใน ต้นกำเนิดของชีวิต: สถานที่สำคัญในศตวรรษที่ยี่สิบ. ดึงมาจาก: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942) ทฤษฎีใหม่ของต้นกำเนิดและธรรมชาติของชีวิต. วิทยาศาสตร์, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I. , & Cleaves, H. J. (2016) Alfonso Luis Herrera และจุดเริ่มต้นของวิวัฒนาการและการศึกษาในแหล่งกำเนิดของชีวิตในเม็กซิโก. วารสารวิวัฒนาการระดับโมเลกุล, 83(5-6), 193-203.
10. McCollom, T. (2013) Miller-Urey และอื่น ๆ : สิ่งที่ได้เรียนรู้เกี่ยวกับปฏิกิริยาการสังเคราะห์สารอินทรีย์พรีไบโอติกในรอบ 60 ปีที่ผ่านมา?. ตรวจสอบประจำปีของโลกและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) การผลิตกรดอะมิโนภายใต้สภาพโลกดั้งเดิม. วิทยาศาสตร์ 117: 528- 529
12. มิลเลอร์, S. L. (1955) การผลิตสารประกอบอินทรีย์บางชนิดภายใต้สภาพโลกดั้งเดิมที่เป็นไปได้. วารสารสมาคมเคมีอเมริกัน.
13. มิลเลอร์, S.L. , Urey, H.C. , & Oró, J. (1976) ต้นกำเนิดของสารประกอบอินทรีย์บนโลกดึกดำบรรพ์และในอุกกาบาต. วารสารวิวัฒนาการระดับโมเลกุล, 9(1), 59-72.
14. Oñate, L. (2010). ชีววิทยา 1 เล่ม 1. Cengage Learning Editors.
15. Parker, E.T. , Cleaves, H.J. , Callahan, M.P. , Dworkin, J.P. , Glavin, D.P. , Lazcano, A. และ Bada, J.L. (2011) การสังเคราะห์พรีไบโอติกของเมไทโอนีนและสารประกอบอินทรีย์ซัลเฟอร์ที่มีส่วนประกอบอื่น ๆ บนโลกดึกดำบรรพ์: การประเมินร่วมสมัยบนพื้นฐานของการทดลองที่ไม่ได้เผยแพร่ในปี 1958. ต้นกำเนิดของชีวิตและวิวัฒนาการของชีวมณฑล, 41(3), 201-212.