ABIOGENESIS: PANGUNAHING TEORYA - BIOLOGY - 2025

Ang abiogénesis ay tumutukoy sa bilang ng mga proseso at mga hakbang na nagmula sa mga unang anyo ng buhay sa mundo, ang hindi magagandang pagsisimula ng mga bloke ng monomeric, sa paglipas ng oras ay nagawang madagdagan ang kanilang pagiging kumplikado. Kaugnay ng teoryang ito, ang buhay ay nagmula sa mga hindi nabubuhay na molekula, sa ilalim ng naaangkop na mga kondisyon.

Malamang na pagkatapos na gumawa ng mga abiogenesis ng mga simpleng sistema ng buhay, ang biological evolution ay kumilos upang mapataas ang lahat ng mga kumplikadong porma ng buhay na umiiral ngayon.

Pinagmulan: pixabay.com

Isinasaalang-alang ng ilang mga mananaliksik na ang mga proseso ng abiogenesis ay dapat nangyari nang isang beses sa kasaysayan ng mundo upang mabuo ang hypothetical organism na LUCA o huling unibersal na karaniwang ninuno (mula sa akronim sa Ingles, huling unibersal na karaniwang ninuno), mga 4 bilyon na ang nakakaraan ng mga taon.

Iminumungkahi na ang LUCA ay dapat magkaroon ng isang genetic code batay sa molekula ng DNA, na kasama ang apat na mga batayan na nakapangkat sa mga triplets, na naka-encode ng 20 uri ng mga amino acid na bumubuo ng mga protina. Sinusubukan ng mga mananaliksik na maunawaan ang pinagmulan ng buhay na pag-aralan ang mga proseso ng abiogenesis na nagbunga sa LUCA.

Ang sagot sa tanong na ito ay malawak na kinukuwestiyon at madalas na napapawi ng isang haze ng misteryo at kawalan ng katiyakan. Para sa kadahilanang ito, daan-daang mga biologist ang nagmungkahi ng isang serye ng mga teorya na saklaw mula sa paglitaw ng isang primordial sopas hanggang sa mga paliwanag na may kaugnayan sa xenobiology at astrobiology.

Ano ang binubuo nito?

Ang teorya ng abiogenesis ay batay sa isang proseso ng kemikal kung saan ang pinakasimpleng mga porma ng buhay ay lumitaw mula sa walang buhay na mga hauna.

Ipinapalagay na ang proseso ng abiogenesis ay patuloy na naganap, kaibahan sa pananaw ng paglitaw nang bigla sa isang masuwerteng kaganapan. Kaya, ipinapalagay ng teoryang ito ang pagkakaroon ng isang tuluy-tuloy sa pagitan ng hindi nabubuhay na bagay at ang mga unang sistema ng buhay.

Gayundin, ang isang serye ng mga iba't ibang mga sitwasyon ay iminungkahi kung saan ang simula ng buhay ay maaaring mangyari mula sa mga tulagay na mga molekula. Ang mga kapaligiran na ito ay karaniwang matinding at naiiba sa kasalukuyang mga kondisyon sa mundo.

Ang mga dapat na kondisyon ng prebiotic na ito ay madalas na muling ginawa sa laboratoryo upang subukang makabuo ng mga organikong molekula, tulad ng sikat na eksperimento ng Miller at Urey.

Ang pinagmulan ng buhay: mga teorya

Ang pinagmulan ng buhay ay isa sa mga pinaka-kontrobersyal na mga paksa para sa mga siyentipiko at pilosopo mula pa noong panahon ni Aristotle. Ayon sa mahalagang iniisip na ito, ang nabubulok na bagay ay maaaring mabago sa mga buhay na hayop salamat sa kusang aksyon ng kalikasan.

Ang Abiogenesis sa ilaw ng pag-iisip ng Aristotelian ay maaaring buod sa kanyang sikat na parirala na omne vivum ex vivo, na nangangahulugang "lahat ng buhay ay nagmula sa buhay."

Kasunod nito, ang isang medyo malaking bilang ng mga modelo, teorya at mga haka-haka ay sinubukan na paliitin ang mga kondisyon at proseso na humantong sa pinagmulan ng buhay.

Ang pinaka-natitirang mga teorya, kapwa mula sa isang makasaysayang at pang-agham na pananaw, na naghangad na ipaliwanag ang pinagmulan ng mga unang sistema ng pamumuhay ay ilalarawan sa ibaba:

Teorya ng kusang henerasyon

Sa unang bahagi ng ika-17 siglo ay na-post na ang mga form sa buhay ay maaaring lumabas mula sa mga walang buhay na elemento. Ang teorya ng kusang henerasyon ay malawak na tinanggap ng mga nag-iisip ng panahon mula noong mayroon itong suporta ng Simbahang Katoliko. Kaya, ang mga nabubuhay na nilalang ay maaaring tumubo pareho mula sa kanilang mga magulang at mula sa hindi bagay na buhay.

Kabilang sa mga pinakatanyag na halimbawa na ginamit upang suportahan ang teoryang ito ay ang hitsura ng mga bulate at iba pang mga insekto sa nabubulok na karne, mga palaka na lumitaw mula sa putik, at mga daga na lumitaw mula sa maruming damit at pawis.

Sa katunayan, may mga recipe na nangangako sa paglikha ng mga live na hayop. Halimbawa, upang makalikha ng mga daga mula sa bagay na hindi nabubuhay, ang mga butil ng trigo ay dapat na isama sa mga maruming damit sa isang madilim na kapaligiran at ang mga live rodents ay lumilitaw sa mga araw.

Ang mga tagasuporta ng pinaghalong ito ay nagtalo na ang pawis ng tao sa damit at pagbubuhos ng trigo ay ang mga nangungunang ahente ng pagbuo ng buhay.

Pag-urong ng kusang henerasyon

Noong ikalabing siyam na siglo, ang mga flaws at gaps ay nagsimulang mapansin sa mga pahayag ng teorya ng kusang henerasyon. Ito ay hindi hanggang 1668 na ang pisikong pisiko na si Francesco Redi ay gumawa ng isang angkop na eksperimentong disenyo upang tanggihan ito.

Sa kanyang kinokontrol na mga eksperimento, inilagay ni Redi ang pino na hiwa ng mga piraso ng karne na nakabalot sa muslin sa mga sterile container. Ang mga garapon na ito ay maayos na natatakpan ng gasa, kaya walang maaaring makipag-ugnay sa karne. Gayundin, ang eksperimento ay nagtampok ng isa pang hanay ng mga garapon na hindi nakulong.

Sa paglipas ng mga araw, ang mga bulate ay sinusunod lamang sa mga garapon na walang takip, dahil ang mga langaw ay maaaring makapasok nang malaya at ihiga ang mga itlog. Sa kaso ng mga natakpan na garapon, ang mga itlog ay inilagay nang diretso sa gasa.

Katulad nito, ang mananaliksik na si Lazzaro Spallanzani ay bumuo ng isang serye ng mga eksperimento upang tanggihan ang lugar ng kusang henerasyon. Upang gawin ito, gumawa siya ng isang serye ng mga sabaw na sumailalim sa matagal na kumukulo upang sirain ang anumang mga microorganism na mabubuhay doon.

Gayunpaman, ang mga proponents ng kusang henerasyon ay inaangkin na ang dami ng init kung saan nakalantad ang mga sabaw ay labis at sinira ang "lakas ng buhay".

Mga kontribusyon ni Pasteur

Nang maglaon, noong 1864, ang Pranses na biologist at chemist na si Louis Pasteur ay nagtapos upang wakasan ang mga postulate ng kusang henerasyon.

Upang matugunan ang layuning ito, ang mga nilalabas na salamin na ginawa ng Pasteur na kilala bilang "gooseneck flasks", dahil mahaba sila at hubog sa mga tip, kaya pinipigilan ang pagpasok ng anumang mga microorganism.

Sa mga lalagyan na ito ay niluto ng Pasteur ang isang serye ng mga sabaw na nanatiling payat. Kapag ang leeg ng isa sa kanila ay nasira, ito ay nahawahan at ang mga microorganism ay lumala sa isang maikling panahon.

Ang ebidensya na ibinigay ni Pasteur ay hindi masusulit, na namamahala upang bawiin ang isang teorya na tumagal ng higit sa 2,500 taon.

Panspermia

Noong unang bahagi ng 1900s, sumulat ang chemist ng Sweden na si Svante Arrhenius ng isang libro na pinamagatang "The Creation of Worlds" kung saan iminungkahi niya na ang buhay ay nagmula sa puwang sa pamamagitan ng spores na lumalaban sa matinding mga kondisyon.

Sa makatuwirang, ang teorya ng panspermia ay napapalibutan ng maraming kontrobersya, bukod sa hindi talaga ito nagbibigay ng paliwanag para sa pinagmulan ng buhay.

Teorya ng Chemosynthetic

Sa pagsusuri sa mga eksperimento ni Pasteur, ang isa sa mga hindi tuwirang konklusyon ng kanyang katibayan ay ang mga microorganism ay bubuo lamang mula sa iba, iyon ay, ang buhay ay maaari lamang magmula sa buhay. Ang kababalaghang ito ay tinawag na "biogenesis".

Kasunod ng pananaw na ito, ang mga teorya ng ebolusyon ng kemikal ay lalabas, pinangunahan ng Russian Alexander Oparin at ang Englishman na si John DS Haldane.

Ang pananaw na ito, na tinawag ding teorya ng Oparin - Haldane chemosynthetic teorya, ay nagmumungkahi na sa isang prebiotic na kapaligiran ang lupa ay may isang kapaligiran na wala ng oxygen at mataas sa singaw ng tubig, mitein, ammonia, carbon dioxide at hydrogen, na ginagawa itong lubos na mapula.

Sa kapaligiran na ito ay may iba't ibang puwersa tulad ng mga electric discharges, solar radiation at radioactivity. Ang mga puwersang ito ay kumilos sa mga tulagay na compound, na nagdaragdag ng mas malaking molekula, na lumilikha ng mga organikong molekula na kilala bilang mga prebiotic compound.

Eksperimento sa Miller at Urey

Noong kalagitnaan ng 1950s, ang mga mananaliksik na si Stanley L. Miller at Harold C. Urey ay nagtagumpay sa paglikha ng isang mapanlikha na sistema na gayahin ang dapat na mga sinaunang kondisyon ng kapaligiran sa mundo sa pamamagitan ng pagsunod sa teorya ng Oparin - Haldane.

Natagpuan nina Stanley at Urey na sa ilalim ng mga kondisyong "primitive" na ito, ang mga simpleng mga inorganikong compound ay maaaring magtaas ng kumplikadong mga organikong molekula, mahalaga para sa buhay, tulad ng mga amino acid, fatty acid, urea, at iba pa.

Pagbubuo ng polimer

Kahit na ang nabanggit na mga eksperimento ay nagmumungkahi ng isang maaaring maiisip na paraan kung saan nagmula ang mga biomolecules na bahagi ng mga sistema ng pamumuhay, hindi sila nagmumungkahi ng anumang paliwanag para sa proseso ng polymerization at nadagdagan ang pagiging kumplikado.

Mayroong ilang mga modelo na sumusubok na linawin ang tanong na ito. Ang una ay nagsasangkot ng solidong ibabaw ng mineral, kung saan ang mataas na lugar ng ibabaw at silicates ay maaaring kumilos bilang mga catalysts para sa mga molekula ng carbon.

Malalim sa karagatan, ang mga hydrothermal vent ay isang naaangkop na mapagkukunan ng mga catalysts, tulad ng bakal at nikel. Ayon sa mga eksperimento sa laboratoryo, ang mga metal na ito ay nakikilahok sa mga reaksyon ng polymerization.

Sa wakas, sa mga kanal ng karagatan ay may mga maiinit na pool, na dahil sa mga proseso ng pagsingaw ay maaaring pabor sa konsentrasyon ng mga monomer, na pinapaboran ang pagbuo ng mas kumplikadong mga molekula. Ang "primordial sopas" hypothesis ay batay sa pagpapalagay na ito.

Pagkakasundo ng mga resulta ng Miller at Pasteur

Kasunod ng pagkakasunud-sunod ng ideya na tinalakay sa mga nakaraang seksyon, nalaman namin na ang mga eksperimento sa Pasteur ay natagpuan na ang buhay ay hindi lumabas mula sa mga materyales na hindi gumagalaw, habang ang katibayan mula sa Miller at Urey ay nagpapahiwatig na ito ay, ngunit sa antas ng molekular.

Upang mapagkasundo ang parehong mga resulta, dapat tandaan na ang komposisyon ng kapaligiran ng mundo ngayon ay lubos na naiiba sa prebiotic na kapaligiran.

Ang oxygen na naroroon sa kasalukuyang kapaligiran ay magpapatakbo bilang isang "sumisira" ng mga molekula sa pagbuo. Dapat ding isaalang-alang na ang mga mapagkukunan ng enerhiya na di-nagtutulak sa pagbuo ng mga organikong molekula ay wala na sa dalas at kasidhian ng prebiotic na kapaligiran.

Ang lahat ng mga form sa buhay na naroroon sa mundo ay binubuo ng isang hanay ng mga istrukturang bloke at malalaking biomolecule, na tinatawag na mga protina, mga nucleic acid at lipids. Sa kanila maaari mong "braso" ang batayan ng kasalukuyang buhay: mga cell.

Sa buhay ng cell ay magpapatuloy, at sa prinsipyong ito ay ang Pasteur ay batay upang kumpirmahin na ang bawat buhay na tao ay dapat na nagmula sa isa pang nauna nang nauna.

RNA mundo

Ang papel na ginagampanan ng autocatalysis sa panahon ng abiogenesis ay mahalaga, na ang dahilan kung bakit ang isa sa mga pinakasikat na hypotheses tungkol sa pinagmulan ng buhay ay sa mundo ng RNA, na nag-post ng isang pagsisimula mula sa mga single-chain na mga molekula na may kapasidad para sa pagtitikim sa sarili.

Ang paniwala ng RNA na ito ay nagmumungkahi na ang mga unang biocatalysts ay hindi mga molekula ng isang likas na protina ngunit sa halip RNA molekula - o isang polimer na katulad nito - na may kakayahang mag-catalyze.

Ang palagay na ito ay batay sa pag-aari ng RNA upang synthesize ang mga maikling fragment gamit ang pagsusubo na nagdirekta sa proseso, bilang karagdagan sa pagtaguyod ng pagbuo ng peptides, esters at glycosidic bond.

Ayon sa teoryang ito, ang ancestral RNA ay nauugnay sa ilang mga cactactors tulad ng metal, pyrimidines, at amino acid. Sa pagsulong at pagtaas ng pagiging kumplikado ng metabolismo, lumilitaw ang kakayahang synthesize ang polypeptides.

Sa kurso ng ebolusyon, ang RNA ay pinalitan ng isang mas matipid na molekulang molekular: DNA.

Mga kasalukuyang konsepto ng pinagmulan ng buhay

Sa kasalukuyan ay pinaghihinalaang na ang buhay ay nagmula sa isang matinding senaryo: mga karagatan na lugar na malapit sa mga bulkan na bulkan kung saan ang temperatura ay maaaring umabot sa 250 ° C at ang presyon ng atmospera ay lumampas sa 300 na atmospheres.

Ang hinala na ito ay lumitaw mula sa pagkakaiba-iba ng mga form sa buhay na matatagpuan sa mga pagalit na mga rehiyon at ang prinsipyong ito ay kilala bilang "mainit na teorya sa mundo".

Ang mga kapaligiran na ito ay na-kolonya ng archaebacteria, ang mga organismo na may kakayahang lumago, umuunlad at magparami sa matinding mga kapaligiran, marahil halos kapareho sa mga kondisyon ng prebiotic (kabilang ang mga mababang konsentrasyon ng oxygen at mataas na antas ng CO ₂ ).

Ang thermal katatagan ng mga kapaligiran na ito, ang proteksyon na ibinibigay nila laban sa mga biglaang pagbabago at ang patuloy na daloy ng mga gas ay ilan sa mga positibong katangian na gumagawa ng mga seabed at volcanic vents na angkop na mga kapaligiran para sa pinagmulan ng buhay.

Biogenesis at abiogenesis term

Noong 1974, ang kilalang mananaliksik na si Carl Sagan ay naglathala ng isang artikulo na nagpapaliwanag sa paggamit ng mga salitang biogenesis at abiogenesis. Ayon kay Sagan, ang parehong mga termino ay ginamit nang mali sa mga artikulo na may kaugnayan sa mga paliwanag tungkol sa pinagmulan ng mga unang anyo ng pamumuhay.

Kabilang sa mga pagkakamali na ito ay ang paggamit ng salitang biogenesis bilang sariling antonym. Iyon ay, ang biogenesis ay ginagamit upang ilarawan ang pinagmulan ng buhay na nagsisimula mula sa iba pang mga nabubuhay na anyo, habang ang abiogenesis ay tumutukoy sa pinagmulan ng buhay mula sa hindi nabubuhay na bagay.

Sa kahulugan na ito, ang isang kontemporaryong biochemical pathway ay itinuturing na biogenic at isang prebiological metabolic pathway ay abiogenic. Samakatuwid, kinakailangang magbayad ng espesyal na pansin sa paggamit ng parehong mga termino.

Mga Sanggunian

1. Bergman, J. (2000). Bakit imposible ang abiogenesis. Ang Lipunan ng Pananaliksik sa Paglilikha ng Halimaw, 36 (4).
2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Ang pinagmulan ng buhay: kung ano ang alam natin, kung ano ang maaari nating malaman at kung ano ang hindi natin malalaman. Buksan ang Biology, 3 (3), 120190.
3. Sadava, D., at Purves, WH (2009). Buhay: ang agham ng biology. Panamerican Medical Ed.
4. Sagan, C. (1974). Sa mga salitang 'biogenesis' at 'abiogenesis'. Pinagmulan ng Buhay at Ebolusyon ng Biospheres, 5 (3), 529-529.
5. Schmidt, M. (2010). Xenobiology: isang bagong anyo ng buhay bilang pangwakas na tool na biosafety. Mga Bioessay, 32 (4), 322–331.
6. Serafino, L. (2016). Ang Abiogenesis bilang isang teoretikal na hamon: Ang ilang mga pagninilay. Jour nal ng teoretikal na biology, 402, 18–20.