Теория абиотического синтеза Основные характеристики

Теория абиотического синтеза это постулат, который предполагает, что жизнь возникла из неживых соединений (абиотический = не живой). Это говорит о том, что жизнь возникла постепенно из синтеза органических молекул. Среди этих органических молекул есть аминокислоты, которые являются предшественниками более сложных структур, которые дают начало живым клеткам..

Исследователями, предложившими эту теорию, были русский ученый Александр Опарин и британский биохимик Джон Холдейн. Каждый из этих ученых, проводя исследования самостоятельно, пришел к одной и той же гипотезе: происхождение жизни на Земле произошло от органических и минеральных соединений (неживой материи), которые ранее существовали в первобытной атмосфере..

индекс

• 1 Из чего он состоит??
• 2 Теория Опарина и Холдейна
  • 2.1 Теоретические соображения
• 3 Эксперименты, которые поддерживают Теорию абиотического синтеза
  • 3.1 Миллер и Юри эксперимент
  • 3.2 Эксперимент Хуана Оро
  • 3.3 Сидней Фокс эксперимент
  • 3.4 Эксперимент Альфонсо Эрреры
• 4 Ссылки

Из чего он состоит??

Теория абиотического синтеза утверждает, что происхождение жизни на Земле произошло благодаря смеси между неорганическими и органическими соединениями, которые находились в атмосфере того времени, которая была заряжена водородом, метаном, водяным паром, углекислый газ и аммиак.

Теория Опарина и Холдейна

Опарин и Холдейн считали, что на примитивной Земле была восстановительная атмосфера; то есть атмосфера с небольшим количеством кислорода, где присутствующие молекулы стремятся пожертвовать свои электроны.

Впоследствии атмосфера будет постепенно меняться, образуя простые молекулы, такие как молекулярный водород (H2), метан (CH4), углекислый газ (CO2), аммиак (NH3) и водяной пар (H2O). В этих условиях они предположили, что:

- Простые молекулы могли бы реагировать, используя энергию, поступающую от солнечных лучей, электрические разряды от штормов, тепло от ядра Земли, среди других видов энергии, которые в конечном итоге влияли на физико-химические реакции..

- Это способствовало формированию коацерватов (систем молекул, из которых возникла жизнь, согласно Опарину), которые плавали в океанах.

- В этом «примитивном супе» условия были бы адекватными, чтобы строительные блоки могли быть объединены в последующих реакциях.

- В результате этих реакций образовались более крупные и более сложные молекулы (полимеры), такие как белки и нуклеиновые кислоты, которым, вероятно, способствовало присутствие воды из луж возле океана..

- Эти полимеры могли быть собраны в единицы или структуры, которые можно поддерживать и воспроизводить. Опарин полагал, что они могли быть «колониями» сгруппированных белков для осуществления метаболизма, и Холдейн предположил, что макромолекулы заключены в мембраны для формирования клеточных структур..

Соображения о теории

Детали этой модели, вероятно, не совсем верны. Например, геологи теперь считают, что первобытная атмосфера не сжималась, и неясно, являются ли пруды на берегу океана вероятным местом для первого появления жизни.

Однако основная идея «постепенного и спонтанного образования групп простых молекул, затем формирования более сложных структур и, наконец, приобретения способности к самовоспроизведению» остается основой большинства гипотез о происхождении текущая жизнь.

Эксперименты, поддерживающие Теорию абиотического синтеза

Миллер и Юри эксперимент

В 1953 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри провели эксперимент, чтобы проверить идеи Опарина и Холдейна. Они обнаружили, что органические молекулы могут возникать самопроизвольно при восстановительных условиях, аналогичных тем, которые были описаны на примитивной Земле, описанной ранее..

Миллер и Юри построили закрытую систему, которая содержала некоторое количество нагретой воды и смеси газов, которые, как считалось, были в изобилии в атмосфере ранней Земли: метан (CH4), углекислый газ (CO2) и аммиак (NH3)..

Чтобы смоделировать лучи, которые могли бы обеспечить необходимую энергию для химических реакций, которые привели к возникновению наиболее сложных полимеров, Миллер и Юри послали электрические удары через электрод в своей экспериментальной системе..

После проведения эксперимента в течение недели Миллер и Юри обнаружили, что образовалось несколько типов аминокислот, сахаров, липидов и других органических молекул..

Большие, сложные молекулы, такие как ДНК и белок, отсутствовали. Однако эксперимент Миллера-Юри показал, что, по крайней мере, некоторые из основных компонентов этих молекул могут образовываться спонтанно из простых соединений..

Эксперимент Хуана Оро

Продолжая поиски источников жизни, испанский ученый Хуан Оро использовал свои биохимические знания для синтеза в лабораторных условиях других органических молекул, важных для жизни..

Оро ответил на условия эксперимента Миллера и Юри, который производит цианидные производные в больших количествах.

Используя этот продукт (синильную кислоту), а также аммиак и воду, этот исследователь смог синтезировать молекулы аденина, одного из 4 азотистых оснований ДНК и одного из компонентов АТФ, фундаментальной молекулы для обеспечения энергией большинства живых существ..

Когда это открытие было опубликовано в 1963 году, оно оказало не только научное, но и популярное влияние, поскольку продемонстрировало возможность самопроизвольного появления нуклеотидов на примитивной Земле без какого-либо внешнего воздействия..

Ему также удалось синтезировать, воссоздав в лаборатории среду, похожую на ту, которая существовала в ранней Земле, другие органические соединения, в основном липиды, которые являются частью клеточных мембран, некоторые белки и активные ферменты, важные для обмена веществ..

Сидней Фокс эксперимент

В 1972 году Сидни Фокс и его сотрудники провели эксперимент, который позволил им создать структуры с мембранными и осмотическими свойствами; то есть похожи на живые клетки, которые они называли Белковые микросферы.

Используя сухую смесь аминокислот, они начали нагревать их до умеренных температур; таким образом они достигли образования полимеров. Эти полимеры при растворении в физиологическом растворе образуют крошечные капельки размером с бактериальную клетку, способные проводить определенные химические реакции..

Эти микрошарики имели двойную проницаемую оболочку, похожую на современные клеточные мембраны, что позволяло им гидратироваться и обезвоживаться в зависимости от изменений среды, в которой они находились..

Все эти наблюдения, полученные при исследовании микросфер, показали идею о типе процессов, которые могли возникнуть у первых клеток.

Альфонсо Эррера эксперимент

Другие исследователи провели свои собственные эксперименты, чтобы попытаться воспроизвести молекулярные структуры, которые дали начало первым клеткам. Альфонсо Эррера, мексиканскому ученому, удалось искусственно создать структуры, которые он назвал сульфобиос и кольпоиды.

Эррера использовал смеси таких веществ, как сульфоцианид аммония, тиосианат аммония и формальдегид, с помощью которых он смог синтезировать небольшие структуры с высокой молекулярной массой. Эти богатые серой структуры были организованы аналогично живым клеткам, поэтому он назвал их сульфобиос.

Точно так же он смешал оливковое масло и бензин с небольшими количествами гидроксида натрия, чтобы создать другие типы микроструктур, которые были организованы аналогично простейшим; к этим микросферам он назвал их colpoides.

ссылки

1. Карранса Г. (2007). Биология я. Редакционный порог, Мексика.
2. Флорес Р., Эррера Л. и Эрнандес В. (2004). Биология 1 (1-е изд.). Редакция Прогресо.
3. Fox, S.W. (1957). Химическая проблема самозарождения. Журнал химического образования, 34(10), 472-479.
4. Fox, S.W., & Harada, K. (1958). Термическая сополимеризация аминокислот в продукт, напоминающий белок. наука, 128, 1214.
5. Гама А. (2004). Биология: биогенез и микроорганизмы (2-е изд.). Пирсон Образование.
6. Гама А. (2007). Биология I: конструктивистский подход (3-е изд.). Пирсон Образование.
7. Гордон-Смит, C. (2003). Гипотеза Опарина-Холдейна. в Происхождение жизни: достопримечательности двадцатого века. Получено с: simsoup.info
8. Эррера А. (1942). Новая теория происхождения и природы жизни. наука, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I. & Cleaves, H. J. (2016). Альфонсо Луис Эррера и начало эволюционизма и исследования происхождения жизни в Мексике. Журнал молекулярной эволюции, 83(5-6), 193-203.
10. McCollom, T. (2013). Миллер-Юри и за его пределами: что узнали о реакциях пребиотического органического синтеза за последние 60 лет?. Ежегодный обзор наук о Земле и планетах, 41, 207-229.
11. Миллер С. (1953) Производство аминокислот в возможных примитивных условиях Земли. наука 117: 528- 529
12. Миллер, С. Л. (1955). Производство некоторых органических соединений в возможных примитивных условиях Земли. Журнал Американского химического общества.
13. Miller, S.L., Urey, H.C., & Oró, J. (1976). Происхождение органических соединений на первобытной земле и в метеоритах. Журнал молекулярной эволюции, 9(1), 59-72.
14. Оньяте Л. (2010). Биология 1, Том 1. Редакторы Cengage Learning.
15. Parker, E.T., Cleaves, H.J., Callahan, M.P., Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Lazcano, A. & Bada, J.L. (2011). Пребиотический синтез метионина и других серосодержащих органических соединений на первичной Земле: современная переоценка на основе неопубликованного эксперимента Стенли Миллера 1958 года. Истоки жизни и эволюция биосфер, 41(3), 201-212.