Основни характеристики на абиотичната синтеза

на Теория на абиотичния синтез е постулат, който предполага, че животът произхожда от неживи съединения (абиотично = неживо). Той предполага, че животът се е развивал постепенно от синтеза на органични молекули. Сред тези органични молекули са аминокиселините, които са предшественици на по-сложни структури, които дават начало на живи клетки.

Изследователите, които предлагат тази теория, са руският учен Александър Опарин и британският биохимик Джон Халдейн. Всеки един от тези учени, изследвайки сам по себе си, стигна до една и съща хипотеза: произходът на живота на Земята идва от органични и минерални съединения (нежива материя), които преди са съществували в примитивната атмосфера..

индекс

• 1 От какво се състои??
• 2 Теории на Опарин и Халдейн
  • 2.1 Теоретични съображения
• 3 Експерименти, които подкрепят теорията на абиотичния синтез
  • 3.1 Експериментът на Милър и Ури
  • 3.2 Експериментът Хуан Оро
  • 3.3 Експериментът на Сидни Фокс
  • 3.4 Експериментът на Алфонсо Ерера
• 4 Препратки

От какво се състои??

Теорията за абиотичния синтез гласи, че произходът на живота на Земята се дължи на сместа между неорганичните и органични съединения, които са били в атмосферата на онова време, която е заредена с водород, метан, водна пара, въглероден диоксид и амоняк.

Теориите на Опарин и Халдейн

Опарин и Халдейн смятаха, че примитивната Земя има редуцираща атмосфера; атмосфера с малко кислород, където присъстващите молекули са склонни да даряват своите електрони.

Впоследствие атмосферата ще се променя постепенно и ще се появят прости молекули като молекулен водород (H2), метан (CH4), въглероден диоксид (CO2), амоняк (NH3) и водни пари (H2O). При тези условия те предложиха:

- Простите молекули биха могли да реагират, използвайки енергията, идваща от слънчевите лъчи, електрическите изхвърляния от бурите, топлината от ядрото на Земята, както и други видове енергия, които най-накрая повлияха на физико-химичните реакции.

- Това съдейства за формирането на коацервати (системи от молекули, от които произхожда животът, според Опарин), плаващи в океаните.

- В тази "примитивна супа" условията биха били адекватни, така че градивните елементи да могат да бъдат комбинирани в по-късни реакции.

- От тези реакции се образуват по-големи и по-сложни молекули (полимери), като протеини и нуклеинови киселини, вероятно благоприятствани от наличието на вода от локви близо до океана..

- Тези полимери могат да бъдат сглобени в единици или структури, които могат да бъдат поддържани и репликирани. Опарин смяташе, че биха могли да бъдат "колонии" от групирани протеини, за да извършват метаболизма, и Халдейн предположи, че макромолекулите са обвити в мембрани, за да образуват клетъчно подобни структури..

Съображения относно теорията

Детайлите на този модел вероятно не са напълно правилни. Например геолозите смятат, че примитивната атмосфера не се свива и не е ясно дали езера на ръба на океана са вероятно място за първата поява на живота..

Въпреки това, основната идея "постепенно и спонтанно образуване на групи от прости молекули, след това формирането на по-сложни структури и накрая придобиването на способността за самовъзпроизвеждането" остава в основата на повечето хипотези за произхода на текущия живот.

Експерименти, които подкрепят теорията на абиотичния синтез

Експериментът на Милър и Ури

През 1953 г. Стенли Милър и Харолд Ури направиха експеримент, за да тестват идеите на Опарин и Халдейн. Те открили, че органичните молекули могат да възникнат спонтанно при редуциращи условия, подобни на тези на описаната по-рано Земя.

Милър и Ури изградиха затворена система, която съдържаше количество топла вода и смес от газове, за които се смята, че са в изобилие в ранната земна атмосфера: метан (CH4), въглероден диоксид (CO2) и амоняк (NH3)..

За да симулират лъчите, които биха могли да осигурят необходимата енергия за химичните реакции, които предизвикват най-сложните полимери, Милър и Ури изпратиха електрически шокове през електрод в тяхната експериментална система..

След като остави експеримента да тече една седмица, Милър и Ури откриха, че са се образували няколко вида аминокиселини, захари, липиди и други органични молекули..

Липсват големи, сложни молекули като ДНК и протеини. Опитът на Милър-Ури обаче показа, че поне някои от основните компоненти на тези молекули могат да се образуват спонтанно от прости съединения..

Експериментът Хуан Оро

Продължавайки с търсенето на произхода на живота, испанският учен Хуан Оро използва биохимичните си знания за синтез на други органични молекули, важни за живота, в лабораторни условия..

Оро отговаря на условията на експеримента на Милър и Ури, който произвежда цианидни производни в големи количества.

Използвайки този продукт (циановодородна киселина), плюс амоняк и вода, този изследовател е в състояние да синтезира молекули на аденин, една от 4-те азотни бази на ДНК и един от компонентите на АТФ, основна молекула, която осигурява енергия на повечето живи същества..

Когато тази находка е публикувана през 1963 г., тя не само има научно, но и популярно въздействие, тъй като демонстрира възможността за спонтанно появяване на нуклеотиди на примитивна Земя без никакво външно влияние..

Той също така успява да синтезира, пресъздавайки в лабораторията среда, подобна на тази, съществувала в началото на Земята, други органични съединения, главно липиди, които са част от клетъчните мембрани, някои протеини и активни ензими, важни за метаболизма..

Експериментът на Сидни Фокс

През 1972 г. Сидни Фокс и неговите сътрудници проведоха експеримент, който им позволи да генерират структури с мембранни и осмотични свойства; което е подобно на живите клетки, които те наричат Протеинови микросфери.

Използвайки суха смес от аминокиселини, те продължиха да ги загряват до умерени температури; по този начин те постигат образуването на полимери. Тези полимери, когато са разтворени във физиологичен разтвор, образуват малки капчици с размерите на бактериална клетка, способна да извършва определени химични реакции.

Тези микросфери имат двойно пропусклива обвивка, подобна на текущите клетъчни мембрани, което им позволява да хидратират и дехидратират в зависимост от промените в средата, където те са били.

Всички тези наблюдения, получени от изследването на микросфери, показват представа за типа процеси, които биха могли да произведат първите клетки.

Експериментът на Алфонсо Ерера

Други изследователи проведоха свои собствени експерименти, за да се опитат да репликират молекулярни структури, които дават начало на първите клетки. Алфонсо Ерера, мексикански учен, успя да създаде изкуствено структури, които той нарича сулфобиос и колпоиди.

Herrera използва смеси от вещества като амониев сулфоцианид, амониев тиосанат и формалдехид, с които е способен да синтезира малки структури с високо молекулно тегло. Тези богати на сяра структури бяха организирани подобно на живите клетки, така че той ги нарича сулфобиос.

По същия начин той смесва маслиновото масло и бензина с малки количества натриев хидроксид, за да генерира други видове микроструктури, които са организирани по подобен начин на протозои; към тези микросфери той ги нарича колпоиди.

препратки

1. Carranza, G. (2007). Биология I. Редакционен праг, Мексико.
2. Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Биология 1 (1-ви ред.). Редакция Progreso.
3. Fox, S.W. (1957). Химическият проблем на спонтанното генериране. Вестник за химическо образование, 34(10), 472-479.
4. Fox, S.W., & Harada, K. (1958). Термична кополимеризация на аминокиселини до продукт, съдържащ протеин. наука, 128, 1214.
5. Гама, А. (2004). Биология: Биогенеза и микроорганизми (2-ро изд.). Образование в Пиърсън.
6. Гама, А. (2007). Биология I: Конструктивистки подход (3-то изд.). Образование в Пиърсън.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Хипотезата на Опарин-Халдейн. в Произход на живота: забележителности на ХХ век. Изтеглено от: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). Нова теория за произхода и природата на живота. наука, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, H.J. (2016). Алфонсо Луис Ерера и началото на еволюционизма и изследванията в произхода на живота в Мексико. Journal of Molecular Evolution, 83(5-6), 193-203.
10. McCollom, T. (2013). Милър-Ури и след това: Какво са научили за пребиотичните реакции на органичен синтез през последните 60 години?. Годишен преглед на Земята и планетарните науки, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) Производство на аминокиселини при възможни примитивни земни условия. наука 117: 528-529
12. Miller, S.L. (1955). Производство на някои органични съединения при възможни земни условия. Вестник на Американското химическо общество.
13. Miller, S.L., Urey, H.C., & Oró, J. (1976). Произход на органични съединения на примитивната земя и в метеорити. Journal of Molecular Evolution, 9(1), 59-72.
14. Oñate, L. (2010). Биология 1, том 1. Учебни редактори на Cengage.
15. Parker, E.T., Cleaves, H.J., Callahan, M.P., Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Lazcano, A., & Bada, J.L. (2011). Пребиотичен синтез на метионин и други съдържащи сяра органични съединения върху примитивната Земя: съвременна преоценка на базата на непубликуван експеримент Стенли Милър от 1958 г.. Произход на живота и еволюцията на биосферите, 41(3), 201-212.