תורת הסינתזה האפיוטית

ה תורת הסינתזה האביוטית היא הנחה שמציעה שהחיים נובעים מתרכובות שאינן חיות (אביוטי = לא חי). זה מצביע על כך שהחיים התעוררו בהדרגה מסינתזה של מולקולות אורגניות. בין מולקולות אורגניות אלה הן חומצות האמינו, שהן מבשר של מבנים מורכבים יותר המניבים תאים חיים.

החוקרים שהציעו תיאוריה זו היו המדען הרוסי אלכסנדר אופרין והביוכימאי הבריטי ג'ון הלדאן. כל אחד מהמדענים האלה, שחקרו בעצמם, הגיעו לאותה השערה: שמקור החיים על פני כדור הארץ נובע מתרכובות אורגניות ומינרליות (חומר שאינו חי), שהיה קיים בעבר באווירה הפרימיטיבית.

אינדקס

• 1 מה זה מורכב??
• 2 תיאוריה של Oparin ו Haldane
  • 2.1 שיקולי תיאוריה
• 3 ניסויים התומכים בתיאוריית הסינתזה האביוטית
  • 3.1 ניסוי מילר ואורי
  • 3.2 הניסוי חואן אורו
  • 3.3 ניסוי פוקס סידני
  • 3.4 הניסוי של אלפונסו הררה
• 4 הפניות

מה זה מורכב??

סינתזה תורת אביוטי קובע כי מקור החיים על כדור הארץ ניתנה על ידי תערובת בין תרכובות אנאורגניות ואורגנית היו באווירה של פעם, שהיה טעון עם מימן, מתאן, אדי מים, פחמן דו חמצני ואמוניה.

תיאוריה של Oparin ו Haldane

Oparin ו Haldane חשב כי כדור הארץ הפרימיטיבי יש אווירה צמצום; כלומר, אווירה עם מעט חמצן שבו המולקולות שהיו נוטות לתרום אלקטרונים שלהם.

לאחר מכן, את האווירה בהדרגה לשנות המוביל מולקולות פשוטות מימן מולקולרי (H2), מתאן (CH4), פחמן דו-חמצני (CO2), אמוניה (NH3) ואדי מים (H2O). בתנאים אלה, הציע:

- המולקולות הפשוטות יכלו להגיב באמצעות האנרגיה המגיעה מקרני השמש, הפרשות החשמל מהסערות, החום מליבת כדור הארץ, בין סוגי אנרגיה אחרים שהשפיעו בסופו של דבר על התגובות הפיזיקליות-כימיות.

- זה קידם את היווצרות של coacervates (מערכות של מולקולות שממנו מקור החיים, על פי Oparin) כי צף באוקיינוסים.

- ב"מרק הפרימיטיבי "הזה התנאים יהיו הולמים, כך שניתן היה לשלב את אבני הבניין בתגובות מאוחרות יותר.

- מהתגובות הללו נוצרו מולקולות גדולות יותר ומורכבות יותר (כגון פולימרים), כגון חלבונים וחומצות גרעין, ככל הנראה על ידי נוכחות של מים משלוליות ליד האוקיינוס..

- פולימרים אלה היו יכולים להרכיב יחידות או מבנים המסוגלים להישמר ולשכפל. Oparin חשב כי הם יכלו להיות "מושבות" של חלבונים מקובצים כדי לבצע את חילוף החומרים, והאלדן הציע כי מקרומולקולות היו עטוף בממברנות כדי ליצור מבנים דמויי תא..

שיקולים על תיאוריה

הפרטים של מודל זה הם כנראה לא לגמרי נכון. לדוגמה, גיאולוגים מאמינים כעת שהאווירה הפרימיטיבית לא התכווצה, ולא ברור אם בריכות בקצה האוקיינוס ​​הן אתר סביר למראה הראשון של החיים.

עם זאת, הרעיון הבסיסי "במערך הדרגתי הספונטני של קבוצות של מולקולות פשוטות, אז ההיווצרות של מבנים מורכבים יותר ולבסוף רכישת היכולת עצמית לשכפל" נשארה הליבה של רוב ההשערות בנוגע למקורותיהם של החיים הנוכחיים.

ניסויים התומכים בתיאוריית הסינתזה האביוטית

ניסוי מילר ואורי

בשנת 1953, סטנלי מילר ואת הרולד אורי עשה ניסויים כדי לבדוק את הרעיונות של Oparin ו Haldane. הם גילו כי מולקולות אורגניות יכולות להתרחש באופן ספונטני בתנאי צמצום דומים לאלה של כדור הארץ הפרימיטיבי שתואר קודם לכן.

מילר יורי בנתה מערכת סגורה שהכילה כמות של מים מחוממים תערובת של גזים כי נחשבו בשפע באטמוספירה של כדור הארץ הקדום: מתאן (CH4), פחמן דו-חמצני (CO2) ואמוניה (NH3).

כדי לדמות את הקרניים שיכולות לספק את האנרגיה הדרושה לתגובות הכימיות שהולידו את הפולימרים המורכבים ביותר, מילר ואורי שלחו זעזועים חשמליים באמצעות אלקטרודה במערכת הניסוי שלהם..

לאחר שהניח לניסוי לרוץ במשך שבוע, מילר ואורי גילו כי מספר סוגים של חומצות אמינו, סוכרים, שומנים ומולקולות אורגניות אחרות נוצרו..

מולקולות גדולות ומורכבות - כמו דנ"א וחלבון - היו חסרות. עם זאת, ניסוי מילר-אורי הראה כי לפחות חלק מהמרכיבים הבסיסיים של המולקולות הללו יכולים להיווצר באופן ספונטני מתרכובות פשוטות.

הניסוי חואן אורו

בהמשך לחיפוש אחר מקורות החיים, השתמש המדען הספרדי חואן אורו בידע הביוכימי שלו כדי לסנתז, בתנאי מעבדה, מולקולות אורגניות אחרות החשובות לחיים.

אורו השיב את התנאים של הניסוי של מילר ואורי, אשר מייצרת נגזרות ציאניד בכמויות גדולות.

השימוש במוצר זה (חומצת hydrocyanic), יותר אמוניה ומים, החוקר הצליח לסנתז מולקולות אדנין, אחד מארבעת הבסיסים החנקניים של DNA ו מרכיב אחד של ATP, מולקולת מפתח כדי לספק כוח יצורי החיים ביותר.

כאשר ממצא זה פורסם ב -1963, לא זו בלבד שהשפעתו המדעית, אלא גם הפופולרית, הוכיחה את האפשרות של הופעה ספונטאנית של נוקליאוטידים על פני כדור הארץ הפרימיטיבי ללא השפעה חיצונית.

כמו כן הצליח סינתזה, יצירה מחדש בסביבת המעבדה דומה לזה קיים כדור הארץ הקדום, תרכובות אורגניות אחרות, בעיקר שומנים כי הם חלק של קרום תא, חלבונים מסוימים ואנזימים חשובים במטבוליזם הפעיל.

ניסוי פוקס סידני

בשנת 1972, סידני פוקס ושותפיו ערכו ניסוי שאיפשר להם ליצור מבנים עם תכונות קרום אוסמוטי; כלומר, בדומה לתאים חיים, שאותם כינו חלבון microspheres.

באמצעות תערובת יבשה של חומצות אמינו, הם המשיכו לחמם אותם לטמפרטורות מתונות; ובכך הם השיגו היווצרות של פולימרים. פולימרים אלה, כאשר מומס מלוחים, נוצר טיפות זעירות בגודל של תא חיידקי מסוגל לבצע תגובות כימיות מסוימות.

אלה microspherules היו מעטפה חדיר כפול, בדומה קרום התא הנוכחי, אשר אפשרה להם להתייבש להתייבש בהתאם לשינויים בסביבה שבה הם היו.

כל התצפיות הללו שהתקבלו ממחקר של מיקרו-פרולות, הראו מושג על סוג התהליכים שיכולים היו להיות מקורם של התאים הראשונים.

ניסוי אלפונסו הררה

חוקרים אחרים ערכו ניסויים משלהם כדי לנסות לשכפל מבנים מולקולריים שהולידו את התאים הראשונים. אלפונסו הררה, מדען מקסיקני, הצליח ליצור באופן מלאכותי מבנים שהוא כינה sulfobios ו colpoides.

Herrera השתמשו תערובות של חומרים כגון אמוניום sulfocyanide, thiosyanate אמוניום ו פורמלדהיד, שבה הוא היה מסוגל לסנתז מבנים קטנים של משקל מולקולרי גבוה. מבנים עשירים בגופרית אורגנו באופן דומה לתאים חיים, ולכן קרא להם סולפוביוס.

כמו כן, הוא מעורבב שמן זית ובנזין עם כמויות קטנות של הידרוקסיד נתרן כדי ליצור סוגים אחרים של microstructures שאורגנו באופן דומה פרוטוזואה; אל המיקרוספרות האלה הוא כינה אותם "קולפוידים".

הפניות

1. Carranza, G. (2007). ביולוגיה I. סף העריכה, מקסיקו.
2. פלורס, ר ', הררה, ל' והרננדס, V. (2004). ביולוגיה 1 (מהדורה ראשונה). עריכה Progreso.
3. פוקס, ס 'וו (1957). הבעיה הכימית של הדור הספונטני. כתב עת לחינוך כימי, 34(10), 472-479.
4. פוקס, ס 'וו', והראדה, ק '(1958). קופולימריזציה תרמית של חומצות אמינו לחלבון מייצר. מדע, 128, 1214.
5. גמא, א. (2004). ביולוגיה: ביוגנזה ומיקרואורגניזמים (מהדורה שנייה). חינוך פירסון.
6. גמא, א. (2007). ביולוגיה 1: גישה קונסטרוקטיביסטית (מהדורה שלישית). חינוך פירסון.
7. Gordon-Smith, C. (2003). השערת Oparin-Haldane. ב מקור החיים: ציוני המאה העשרים. מקור: simsoup.info
8. הררה, א. (1942). תיאוריה חדשה של מוצא וטבע החיים. מדע, 96You you.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, H.J (2016). אלפונסו לואיס הררה והתחלות האבולוציה והלימוד במוצא החיים במקסיקו. כתב העת של האבולוציה המולקולרית, 83(5-6), 193-203.
10. McCollom, T. (2013). מילר-אוריי ומעבר לו: מה למדו על תגובות סינתזות אורגניות פרה-ביוטיות ב -60 השנים האחרונות?. סקירה שנתית של כדור הארץ ומדעי הפלנט, 41, 207-229.
11. מילר, ס '(1953) הפקת חומצות אמינו בתנאים אפשריים של כדור הארץ הפרימיטיבי. מדע 117: 528- 529
12. מילר, ס 'ל (1955). ייצור של כמה תרכובות אורגניות בתנאי כדור הארץ הפרימיטיביים. כתב העת של האגודה האמריקאית לכימיה.
13. Miller, S.L., Urey, H.C, & Oró, J. (1976). מקור תרכובות אורגניות על פני האדמה הפרימיטיבית ובמטאוריטים. כתב העת של האבולוציה המולקולרית, 9(1), 59-72.
14. Oñate, L. (2010). ביולוגיה 1, כרך א '. Cengage הלמידה עורכי.
15. פרקר, E.T, קליבס, H.J, Callahan, M., Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Lazcano, A., & Bada, J.L. (2011). סינתזה פרה-ביוטית של מתיונין ותרכובות אורגניות אחרות המכילות גופרית בכדור הארץ הפרימיטיבי: הערכה עכשווית בהתבסס על ניסוי סטנלי מילר שטרם פורסם. מקורות החיים והאבולוציה של הביוספרה, 41(3), 201-212.