Abioģenēze

Dzīvot, vairoties, mirt
Bioloģija
Ikona bioDNA.svg
Dzīve, kā mēs to pazīstam
  • Ģenētika
  • Evolūcija
  • Dzīves pamatvienība: šūna
  • Zooloģija
  • Botānika
Dalīt un reizināt
Lielākie pērtiķi

Abioģenēze ir process, kurā dzīve dabiski rodas no nedzīvās matērijas. Zinātnieki pieļauj, ka dzīvība varētu būt radusies nejaušu ķīmisku procesu rezultātā, kas radīja pašreplikējošas molekulas. Viena no populārākajām pašreizējām hipotēzēm ietver ķīmisko reaktivitāti ap hidrotermālajām atverēm. Šishipotēzevēl nav empīriski pierādīts, lai gan pašreizējie pierādījumi to parasti atbalsta.

Saturs

Vēsture: spontāna paaudze

Pirms pēdējiem gadsimtiem plaši tika uzskatīts, ka abiogenēze notiek mums visapkārt, tik daudziemindividuālsmūsdienu organismi bija cēlušies no nedzīvām vielām. Vardes un peles, šķiet, nāk no dubļiem, un kukaiņi no pūšanas gaļas. Šajā formā abiogenēzi parasti sauc par “spontānu radīšanu”.

Senajā grieķu-romiešu pasaulē to atbalstīja daži ievērojami filozofi, piemēram, Anaksimandrs vaiAristotelis(Dzīvnieku vēsture,Dzīvnieku paaudze). Arī viņu viduslaiku pēcteči to atbalstīja, norādot uz Bībeles daļām, kuras, šķiet, to atbalsta, piemēram, 1. Mozus 1:20. 1648. gadā Jans Baptista van Helmonts ierosināja šo recepti pelēm:

... ja nepatīkams krekls tiek saspiests kopā kuģa mutē, kur kvieši dažu dienu laikā (līdz asprātībai, 21) ir no krekla izvelkams raudzējums, ko maina graudu, kviešu, smarža. tas pats, kas tiek inkrustēts savā ādā, mainās uz pelēm, un tāpēc tas ir vēl vairāk jābrīnās, jo šāda veida kukaiņi, kurus atšķir dzimumu paraksti, rodas ar tiem, kas dzimuši no vecāku sēklām. : Tāpēc no tā var skaidri parādīties gan sēklu līdzība vai kvalitāte, gan līdzīgs fermentu stiprums: Un kas ir vēl brīnišķīgāk, ka no maizes kukurūzas un krekla izlēca, nevis patiešām mazas vai nepieredzējušas, vai ļoti mazas, vai abortas peles: bet tās, kas ir pilnībā vai pilnībā izveidotas.

Bet 1646. gadā sers Tomass Brouns izdeva grāmatuPseidodoksijas epidēmija(“Vulgāras kļūdas” vai “Tautas viltus ticējumi”), kurā viņš pauda skepsi par dažādiem izplatītiem uzskatiem, tostarp par spontānu ģenerēšanu. Aleksandrs Ross uzrakstīja viņam atbildi, kurā bija arī

Viņš šaubās, vai pelēm var izraisīt puvi. Tāpēc viņš var šaubīties, vai sierā un kokā rodas tārpi; Vai arī, ja Bēteles un lapsenes govju mēslos; Vai arī tad, ja tauriņi, siseņi, siļķes, zivjērgļi, gliemeži, zuši un tamlīdzīgi tiek radīti no sabiezinātām vielām, kas ir piemērotas, lai saņemtu tās radības formu, kurai tā ir ar veidojošo spēku. Lai to apšaubītu, ir jāapšauba saprāts, saprāts un pieredze: ja viņš par to šaubās, ļaujiet viņam doties uz Egiptu, un tur viņš atradīs laukus, kas mudž no pelēm, kurām radušās Nila dubļi, pret lielu iemītnieku postu. .



Dažus gadus vēlāk Frančesko Redi kļuva apšaubāms par spontāno mušu paaudzi, tāpēc ap 1668. gadu viņš veica klasikueksperimentikurā viņš parādīja, ka, turot mušas prom no pūstošas ​​gaļas, kukaiņi un mušas tajā neparādās. Tomēr viņš joprojām domāja, ka spontāna paaudze notiek citos apstākļos. Lai gan spontāna paaudze drīz tika diskreditēta makroskopiskiem organismiem, tā joprojām šķita taisnība attiecībā uz mikroskopiskām “dzīvnieku kapsulām”. Bet pat tur spontāno paaudzi pakāpeniski diskreditēja Rēdijam līdzīgi eksperimenti, kad Louis Pasteur deva pēdējo triecienu 1861. gadā.

Tomēr joprojām ir līdz šai dienaikloķikas uzstāj, ka notiek spontāna paaudze. Vilhelms Reihs , piemēram, redzēja mikroskopiskas pūslīšus, kurus viņš sauca par “bioniem”, un viņš, pēc viņa domām, varēja sakārtot pilnvērtīgas amēbas. (Viņš noraidīja uzskatu, ka viņš tikai atjauno amēbiskās cistas, jo neticēja “gaisa infekcijas” hipotēzei.)

Evolūcija un abiogenēze

Bieži audzinadebates par izcelsmiES parādīšu evolūcija nepaskaidro dzīve . Iegūsim kaut ko pilnīgi skaidru: abiogenēze un evolūcija irdivas pilnīgi atšķirīgas lietas. Teorija evolūcija absolūti neko nesaka parizcelsmidzīves. Tas tikai apraksta procesus, kas notiek, kad dzīve ir sākusies. Var būt arī vairāki ceļi radīt dabiski sastopamu “dzīvību”, protams, atkarībā no dzīves definīcijas. Tas ir kaut kas tāds Bens Šteins ir acīmredzot apzināti nezina .

Iebildums pret atšķirību ir tāds, ka tā ir vārtu stabs pārvietojas bet tas būtu taisnība tikai tad, ja evolūcija kādā brīdī mēģinātu izskaidrot dzīves izcelsmi un tad cilvēki no tās attālinātos. Tā nemaz nav. Evolūcijas teorija sākās ar sugu mutabilitātes novērošanu - īpašību, kas pastāv tikai pēc abiogenēzes, patiešām vēlāk dzīve bieži ir izmantojuši spēju attīstīties kā galveno sastāvdaļu. Tas, protams, zināms jau kādu laiku kā dzīvnieki un kultūraugi selektīvi audzēti tūkstošiem gadu. Vēlāk ideju pilnveidoja Čārlzs Darvins formādabiskā izlase, kur daba nodrošina atlases kritērijus evolūcijas virzīšanai. Nevienā brīdī evolūcija vai dabiskā atlase nebija par dzīves izcelsmes izskaidrošanu - tāpat kā mēs nepārmetam ķīmijai, ka mēs nepaskaidrojam, no kurienes rodas atomi: tā izskaidro, kā vielas rīkojas, kad tās pastāv, nevis kā tās radušās.

Viens iebildums ir tāds, ka dzīves izcelsmes izskaidrošana ir dabisks turpinājums tam, kas evolūcijai ir jāskaidro. Taisnības labad tas ir taisnība, un bieži tiek izmantotas teorijas par abiogenēzidabiskā izlasekā lēciena punkts tam, kā organizētās molekulas pašas varētu attīstīties tālāk (tādējādi padarot šādas molekulu grupas “dzīvas” pēc iepriekš apspriestās definīcijas). Bet vai evolūcija un dabiskā atlasevarizskaidrot šo dzīves attīstības posmu dzīvajām radībām nav nozīmes pēc abiogenēzes. Kopīga līdzība ar evolūcijas noraidīšanas kļūdainību, kas izskaidro dzīves izcelsmi, ir tāsmagumsneizskaidro dzīves izcelsmi. Analoģijas tiek nopietni apstrīdētas, jo tas ļauj cilvēkiem pieņemt, ka dzīve vienmēr pastāv, ja ir zināms citādi.

Aspekti

Abioģenēze nav viens solis, bet gan process. Bioloģiskajai dzīvei piemīt organizācijas īpašības vai iespējas,vielmaiņa,homeostāze, izaugsme, reprodukcija, reakcija un attīstība. Visa šūnu dzīve, kurai piemīt šīs iespējas, ir dzīva. Vaivīrusiir dzīvi vai nē, ir pretrunīgāk. Vismaz vīrusi patiešām vairojas un attīstās, bet nespēj to izdarīt neatkarīgi no saimniekšūnām, kurās tie iebrūk.

Un otrādi, pirmajai 'dzīvei', iespējams, trūka daudz svarīgu īpašību, piemēram, homeostāzes un reakcijas, piemēram, vīrusiem. Tomēr, atšķirībā no vīrusiem, pirmajai dzīvei, iespējams, bija reprodukcija un vielmaiņa, bet kas ir pirmais, nav skaidrs.

Vispirms DNS vai olbaltumvielas?

Olbaltumvielas nonāca pirms DNS. Reduktāzes pārveidojas ribonukleotīdi vērā dezoksiribonukleotīdi , ķīmiski prasīgs uzdevums, kuru, visticamāk, nekad nav veikuši ribozīmi. Dezoksiribonukleotīdiem nav ierosināti prebiotikas ceļi.Dažiapgalvot, ka DNS un olbaltumvielām jābūt parādījušām vienlaicīgi, izraisot “vistas vai olšūnas” problēmu: DNS ir nepieciešama, lai kodētu olbaltumvielas savai replikācijai, kas tad bija pirmais? Šis jautājums noraida to, ka RNS ir nepieciešama arī abu pastāvēšanai un ka tā var un darbojas abām funkcijām. DNS var uzskatīt par RNS, kas specializēta ģenētiskai uzglabāšanai. Fermentātiskās īpašības šim nolūkam nav noderīgas, un 2-OH 'grupa, kas tām ļauj, padara RNS simtreiz nestabilu nekā DNS.

Mākslīgā abiogenēze

1950. gados vairāki eksperimenti Stenlijs Millers un Harolds Ūrejs pārliecinājās, ka Zemes pirmatnējās atmosfēras apstākļos ir iespējama dabiska aminoskābju, olbaltumvielu sastāvdaļu un citu organisko savienojumu veidošanās no neorganiskiem materiāliem. Saules UV starojums būtu padarījis to neiespējamu uz sauszemes. Mūsdienās ir vispāratzīts, ka abiogenēze notika ne tikai uz sauszemes vai okeānos, bet gan abu kombinācija.

Lipīdu maģija

1965. gadā Aleks Banghams pirmais atklāja fosfolipīdu autokatalītiskās īpašības. Kā jūs varat pierādīt šo dabas aspektu un atspēkototrā likuma kreacionistiskā versija:

  1. Iegūstiet glāzi ūdens.
  2. Iegūstiet olas dzeltenumu.
  3. Ielieciet olas dzeltenumu ūdenī.
  4. ????
  5. Peļņa !!!!

Kas faktiski notiek: amfipātiskie lipīdi sakārtojas, pamatojoties uz to mijiedarbību ar ūdens molekulām. Varbūt tas nav pats ekstravagantākais piemērs, taču tas parāda spontānu kārtību.

Pjērs Luidži Luisi ir pierādījis, ka pūslīši, kas izgatavoti no šiem lipīdiem, var augt, iekļaujot jaunus lipīdus, un var radīt jaunus pūslīšus, kas noved pie primitīvas replikācijas.

Abiogenezes eksperimenti

2001. gadā Luiss Allamandola parādīja, ka organiskos materiālus var sintezēt dziļā kosmosā, izmantojot “Chill vakuuma kameru” - daudz biomolekulu: nitrilus, ēterus, spirtus, gredzenveida ogļūdeņražus un citus.

Papildu eksperimentā Dženifera Blanka Lawrence Berkeley Nacionālajā laboratorijā ziņoja: 'Veicot turpmāku ķīmisko analīzi, komanda atklāja, ka sākotnējās aminoskābes maisījumā bija saistītas, veidojot peptīdus, no kuriem var veidot olbaltumvielas.'

2010. gadā Kreigs Venters un viņa kolēģi ievietoja pilnīgi mākslīgu hromosomu baktēriju šūnā un radīja pirmo mākslīgo dzīvības formu (t.i., 'dial-a-genome'). Lai gan tas var šķist mākslīga abiogenēze, tas tomēr ietvēra dažas būtiskas krāpšanās: mākslīgā hromosoma tika uzbūvēta, izmantojotesošieorganisms.

Sākot ar 2011. gadu Lī Kronins Glāzgovas universitātē mēģina sākt evolūcijas procesu “šūnās”, kuru pamatā ir polioksometalāts.

2014. gadā pētnieku grupai izdevās izgatavot visus četrus komponentusRNSsimulējot asteroīda triecienu pirmatnējos apstākļos.

2015. gada pētījums parādīja, ka ķīmiskie prekursori aminoskābju, lipīdu un nukleotīdu sintēzei, kas būtu nepieciešami primitīvā šūnā, visi varētu būt radušies vienlaikus, reaģējot uz ultravioleto gaismu.

2015. gadā nolaižamais Philae atklāja 16 organiskos savienojumus, no kuriem četri vēl nekad nebija atklāti uz komētas, 67P / Churyumov – Gerasimenko kometā. Daudzi organiskie savienojumi ir svarīgi dzīves bloki.

NASA zinātniekiem, kas pētīja dzīvības izcelsmi, 2015. gadā no ledus parauga, kas satur pirimidīnu, kosmosā atrastos apstākļos izdevās reproducēt uracilu, citozīnu un timīnu.

2016. gada pētījums parādīja, ka dzīvības pamatelementus var atkārtot dziļūdens atverēs. Šie eksperimenti pirmo reizi ir parādījuši, ka RNS molekulas var veidoties sārmainos hidrotermālos skursteņos.

Lūk, video par to

Kreationisti un abiogenēze

Noteikti kreacionisti pareizi norādiet, ka abiogenēze ir notikusi kādā brīdī, lai sāktu evolūcijas procesu. Pēc tam viņi mēģina izmantot šo pieņēmumu, lai 'atspēkotu' evolūciju, apgalvojot, ka Luiss Pastērs to ir galīgi atspēkojis. Tomēr viņš tikai parādīja, ka tas patlaban nav tipisks gadījums pat vienkāršākajiem brīvi dzīvojošajiem organismiem - un ka tādas sarežģītas dzīvības formas kā peles neizveidojas pilnībā izveidotas no tādām lietām kā audums un graudi.

Kreationisti arī labprāt atspēko abiogenēzi, norādot uz šķietamām prebiotiskām vidēm, kur tas nenotiek, piemēram, viņu Zemesriekstu sviesta arguments , tādējādi izceļot viņu abiogenēzes sajaukšanos ar spontānu radīšanu. Tomēr vispiemērotākā vide ir bijusi aktīvu pētījumu priekšmets, tāpat kā Ginters Wächtershäusers ar savuhipotēzeno hidrotermālo atveru dzelzs-sēra pasaules.

Vēl viens kreacionistu paziņojums, ko bieži sniedz, ir tāds evolūcija ir abiogenēze; tā vienkārši ir zinātnes terminoloģijas nezināšana. Evolūcija ir pakāpeniska organismu maiņa laika gaitā, savukārt abiogenēze ir pats dzīves sākums. Var būt arī kreacionisti projicējot viņu ticību atsevišķiem radījumiem uz galvenajiem biologiem .

Vēl vairāk kreacionistu ir neloģiski: 'Zinātnieki vēl nevar izskaidrot dzīves izcelsmi, tāpēc tā laikam bija Dievs un it īpaši Dieva versijai, kurai es ticu ”(Protestants,Romas katoļu, Islāma versija utt., pēc izvēles).

Abiogenēzes varbūtība

Abiogenēzes iespējamība konkrētā situācijā šķiet svarīga, gan lai novērtētu, vai abiogenēze, iespējams, ir dzīvības izcelsme, gan arī lai novērtētuārpuszemes dzīve. Naivie varbūtības novērtējumi, kas koncentrējas uz atsevišķu ķīmisku vielu vai organismu varbūtību, liecina, ka abiogenēze ir pazūdoša: iespējama specifiska 300 aminoskābju olbaltumvielu veidošanās no atomu kopas var būt 2,04 x 10 pret 1, bet tas ignorē faktu ka process gandrīz noteikti bija inkrementālāks par to un ka jūs meklējat nevis kāda konkrēta proteīna, bet gan jebkura proteīna, kuru var saukt par dzīvu, varbūtību. Šī pati problēma rodas, ja kreacionisti izmanto Hoyle un Wickramasinghe argumentu, ka visu baktērijā esošo ķīmisko vielu varbūtība radās nejauši, ir aptuveni 10; neviens neliecina, ka baktērijas parādījās nejauši bez vienkāršāka prekursora. Lai novērtētu faktisko dzīves varbūtību, ir jāzina ne tikai precīzi pasaules apstākļi dzīves rašanās brīdī un precīzs ķīmiskais ceļš, bet arī visu iespējamo ceļu, kas varētu radīt dzīvību, varbūtību kopsumma. Jebkurā novērtējumā jāņem vērā arī dzīvību atbalstošo planētu skaits Visumā, kā mēs esam šeit, jo abiogenēze notika vienā pasaulē, iespējams, vienā no miljardiem kandidātu. Tādēļ ir ļoti grūti, varbūt neiespējami, precīzi aprēķināt dzīves varbūtību.

Kreationisti abiogenēzes maz ticamību parasti izmanto kā abiogenēzes necaurlaidību, paļaujoties uz nepareizu Borela likums . Intuīcijas par maz ticamību ignorē grūtības novērtēt varbūtības un mūsu intuīciju nespēju tikt galā ar milzīgo pieejamo molekulu skaitu un milzīgo laika periodu. Tiek lēsts, ka atomu skaits uz zemes ir aptuveni 10, savukārt pasaules okeānos to var būt aptuveni 10 (galvenokārt mazie ūdeņraža atomi), lai gan neviens no skaitļiem neatspoguļo abiogenēzei pieejamo atomu daudzumu. Līdzīgi, lai arī nav precīzi zināms, kuras Zemes vēstures daļas bija vislabvēlīgākās, dzīvei bija jānotiek simtiem miljonu, ja ne miljardiem gadu, un lielāko daļu šī laika apstākļi ļoti atšķīrās no šodienas. Tas izskaidro, kāpēc laboratorijā vai zemesriekstu sviesta burciņā neviens nav redzējis abiogenēzi.

Eļļa

Skatiet galveno rakstu par šo tēmu: Abiotiskā eļļa

Eļļa tagad tiek uzskatīts par biogēnas izcelsmes, nevis abiogēnas izcelsmes. Hipotēze, ka naftas izcelsme ir abiogēna, bija populāra Austrālijā Padomju savienība līdz 80. gadiem. Hipotēze par abiogēno izcelsmi ierosināja, ka naftas veidošanās notiek ķīmisko reakciju ietekmē, un tādējādi eļļa tiek nepārtraukti papildināta, nevis fosilā degviela. Daži (īpaši astronoms Tomass Golds līdz viņa nāvei 2004. gadā, un Džeks Kennijs) turpināja popularizēt abiogēnas izcelsmes hipotēzi.

Izpratne par izcelsmes zinātnēm plašākā sabiedrībā

Daudzi cilvēki nesaprot izcelsmes zinātnes. To izraisa pāris faktori.

  1. Reliģiskie uzskati var traucētvēlaslai izprastu abiogenēzi, dodot priekšroku paskaidrojumiem, kas saistīti ar a brīnumaini notikumu.
  2. Saprotot to, ka maz ticams, nav vienlīdz neiespējami, turklāt, ņemot vērā pietiekami daudz laika un iespēju maz ticams kļūst iespējams , ir grūti saprast daudziem nespeciālistiem, un vēl grūtāk apzināti nezinātājs unzinātniski analfabēti. Turklāt ir tikai neliels zinātnieku lauks, kas ir pietiekami apmācīts ķīmijā un ģeoloģijā, lai varētu pareizi pārskatīt abiogenēzi. Tomēr pastāv īpaša sabiedrība, kas nodarbojas ar dzīves izcelsmes izpēti.

Žurnāli

Īpaši dzīves izpētes izcelsmei

  • Dzīves izcelsme un biosfēras evolūcija

Citi žurnāli

  • Molekulārās evolūcijas žurnāls
  • Molekulārās bioloģijas žurnāls

Daži papīri

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ijch.201400180

Pēdējās Ziņas

Facebook   twitter