ABIOGENEZA: GLAVNE TEORIJE - BIOLOGIJA - 2026

Samozačeće se odnosi na broj postupaka i koraka koji su nastali prvi oblici života na zemlji, inertni monomernih počevši blokova, uz prolaz vremena su u mogućnosti da povećaju svoje složenosti. U svjetlu ove teorije, život je nastao iz neživih molekula, pod odgovarajućim uvjetima.

Vjerojatno je da je nakon abiogeneze proizvedenih jednostavnih životnih sustava biološka evolucija djelovala da stvori sve složene životne oblike koji danas postoje.

Izvor: pixabay.com

Neki istraživači vjeruju da su se procesi abiogeneze morali dogoditi barem jednom u povijesti Zemlje da bi se stvorio hipotetički organizam LUCA ili posljednji univerzalni zajednički predak (iz akronoma na engleskom, posljednji univerzalni zajednički predak), prije oko 4 milijarde godina.

Pretpostavlja se da je LUCA morao imati genetski kod zasnovan na molekuli DNK, koja je sa svoje četiri baze grupirane u trojke, kodirala 20 vrsta aminokiselina koje čine proteine. Istraživači koji pokušavaju razumjeti podrijetlo života proučavaju procese abiogeneze zbog kojih je nastao LUCA.

Odgovor na ovo pitanje često je doveden u pitanje i često je obavijen maglom tajne i neizvjesnosti. Zbog toga su stotine biologa predložile niz teorija koje se kreću od nastanka primordijalne juhe do objašnjenja vezanih za ksenobiologiju i astrobiologiju.

Od čega se sastoji?

Teorija abiogeneze temelji se na kemijskom procesu kojim su iz beživotnih prekursora proizašli najjednostavniji oblici života.

Pretpostavlja se da se proces abiogeneze odvijao kontinuirano, za razliku od gledišta pojave naglo u sretnom događaju. Stoga ova teorija pretpostavlja postojanje kontinuuma između nežive materije i prvih živih sustava.

Isto tako, predlaže se niz različitih scenarija gdje bi se početak života mogao dogoditi od anorganskih molekula. Ova su okruženja općenito ekstremna i različita od postojećih na zemlji.

Ova pretpostavljena prebiotička stanja često se reproduciraju u laboratoriju kako bi se pokušale stvoriti organske molekule, poput poznatog pokusa Millera i Ureyja.

Podrijetlo života: teorije

Podrijetlo života bila je jedna od najkontroverznijih tema za znanstvenike i filozofe još od vremena Aristotela. Prema ovom važnom misliocu, raspadljiva tvar bi se mogla pretvoriti u žive životinje zahvaljujući spontanom djelovanju prirode.

Abiogeneza u svjetlu Aristotelove misli može se sažeti u njegovoj poznatoj frazi omne vivum ex vivo, što znači "sav život proizilazi iz života."

Potom je prilično velik broj modela, teorija i nagađanja pokušao rasvijetliti uvjete i procese koji su doveli do nastanka života.

U nastavku će biti opisane najistaknutije teorije, s povijesnog i znanstvenog stajališta, koje su pokušale objasniti podrijetlo prvih živih sustava:

Teorija spontane generacije

Početkom 17. stoljeća postulirano je da životni oblici mogu nastati iz beživotnih elemenata. Teoriju spontane generacije široko su prihvatili mislioci vremena otkad je imala podršku Katoličke crkve. Tako bi živa bića mogla klijati i od svojih roditelja i iz nežive materije.

Među najpoznatijim primjerima koji se koriste u prilog ovoj teoriji su pojava crva i drugih insekata u raspadnutom mesu, žabe koje su se pojavile iz blata i miševi koji su nastali iz prljave odjeće i znoja.

U stvari, postojali su recepti koji su obećavali stvaranje živih životinja. Na primjer, da bi se stvorili miševi od nežive materije, zrno pšenice moralo se kombinirati s prljavom odjećom u mračnom okruženju, a danima se pojavljuju živi glodavci.

Zagovornici ove mješavine tvrdili su da su ljudski znoj na odjeći i fermentacija pšenice izravno sredstvo stvaranja života.

Pobijanje spontane generacije

U sedamnaestom stoljeću počeli su se primjećivati ​​nedostaci i praznine u izjavama teorije spontane generacije. Tek 1668. godine talijanski fizičar Francesco Redi osmislio je prikladan eksperimentalni dizajn kako bi ga odbio.

U svojim kontroliranim eksperimentima, Redi je stavila sitno izrezane komade mesa zamotane u muslin u sterilne posude. Te su staklenke bile pravilno prekrivene gazom, tako da ništa nije moglo doći u dodir s mesom. Također, eksperiment je sadržavao još jedan set staklenki koje nisu zatvorene.

Tokom dana crvi su opaženi samo u staklenkama koje su bile otkrivene, jer su muhe mogle slobodno ulaziti i odlagati jaja. U slučaju prekrivenih staklenki, jaja su se stavljala izravno na gazu.

Slično tome, istraživač Lazzaro Spallanzani razvio je niz eksperimenata kako bi odbacio prostorije spontane generacije. Da bi to učinio, napravio je niz juha koje je podvrgavao dugotrajnom vrenja kako bi uništio sve mikroorganizme koji će tamo živjeti.

Međutim, zagovornici spontane generacije tvrdili su da je količina topline kojoj su izloženi iznutrice pretjerana i uništila "životnu silu".

Pasterovi prilozi

Kasnije, 1864. godine, francuski biolog i kemičar Louis Pasteur odlučio je okončati postulate spontane generacije.

Kako bi postigao taj cilj, Pasteur je proizvodio staklene posude poznate kao "tikvice od guske", jer su na vrhovima dugačke i zakrivljene, čime je spriječio ulazak bilo kakvih mikroorganizama.

U tim je spremnicima Pasteur kuhao niz juha koje su ostale sterilne. Kad se vrat jednog od njih slomio, postao je kontaminiran i mikroorganizmi su se razmnožili u kratkom vremenu.

Dokazi koje je pružio Pasteur bili su neoborivi, uspijevajući poništiti teoriju koja je trajala više od 2500 godina.

Panspermia

Početkom 1900-ih, švedski kemičar Svante Arrhenius napisao je knjigu "Stvaranje svjetova" u kojoj je sugerirao da život dolazi iz svemira putem spore otporne na ekstremne uvjete.

Logično je da je teorija panspermije bila okružena mnogim kontroverzama, osim što zapravo nije dala objašnjenje za podrijetlo života.

Kemosintetska teorija

Ispitujući Pasterove eksperimente, jedan od neizravnih zaključaka njegovih dokaza je da se mikroorganizmi razvijaju samo od drugih, odnosno da život može doći samo iz života. Taj se fenomen zvao "biogeneza".

Slijedom ove perspektive, pojavile bi se teorije kemijske evolucije, koje su predvodili Rus Aleksander Oparin i Englez John DS Haldane.

Ovo gledište, koje se naziva i teorija kemosintetike Oparin - Haldane, predlaže da je u prebiotskom okruženju u zemlji nedostajalo kisika i puno vodene pare, metana, amonijaka, ugljičnog dioksida i vodika, zbog čega je bilo vrlo reduktivno.

U ovom su okruženju djelovale različite sile poput električnih pražnjenja, sunčevog zračenja i radioaktivnosti. Te su sile djelovale na anorganske spojeve, stvarajući veće molekule, stvarajući organske molekule poznate kao prebiotički spojevi.

Miller i Urey eksperimentiraju

Sredinom 1950-ih, istraživači Stanley L. Miller i Harold C. Urey uspjeli su stvoriti genijalan sustav koji je simulirao pretpostavljene drevne uvjete atmosfere na zemlji slijedeći Oparin - Haldane teoriju.

Stanley i Urey otkrili su da u tim "primitivnim" uvjetima, jednostavni anorganski spojevi mogu stvoriti složene organske molekule, neophodne za život, poput aminokiselina, masnih kiselina, uree, između ostalog.

Tvorba polimera

Iako navedeni eksperimenti sugeriraju vjerodostojan način nastanka biomolekula koje su dio živih sustava, oni ne sugeriraju nikakvo objašnjenje procesa polimerizacije i povećane složenosti.

Postoji nekoliko modela koji pokušavaju rasvijetliti ovo pitanje. Prva uključuje čvrste mineralne površine, gdje bi velika površina i silikati mogli djelovati kao katalizatori za molekule ugljika.

Duboko u oceanu, hidrotermalni otvori su odgovarajući izvor katalizatora, poput željeza i nikla. Prema laboratorijskim eksperimentima, ovi metali sudjeluju u reakcijama polimerizacije.

Napokon, u oceanskim rovovima postoje vrući bazeni, koji bi zbog procesa isparavanja mogli pogodovati koncentraciji monomera, pogodujući stvaranju složenijih molekula. Hipoteza o "praiskonskoj juhi" temelji se na ovoj pretpostavci.

Pomirenje Millerovih i Pasterovih rezultata

Slijedom redoslijeda ideja raspravljanih u prethodnim odjeljcima, imamo da su Pasterovi eksperimenti otkrili da život ne proizlazi iz inertnih materijala, dok dokazi Millera i Ureyja ukazuju da jest, ali na molekularnoj razini.

Da bismo uskladili oba rezultata, moramo imati na umu da je sastav zemljine atmosfere danas potpuno drugačiji od atmosfere prebiotika.

Kisik prisutan u trenutnoj atmosferi djelovao bi kao "razarač" molekula u formaciji. Također treba uzeti u obzir da izvori energije koji su navodno potaknuli stvaranje organskih molekula više nisu prisutni s učestalošću i intenzitetom prebiotičkog okoliša.

Svi oblici života prisutni na zemlji sastavljeni su od skupa strukturnih blokova i velikih biomolekula, nazvanih proteini, nukleinske kiseline i lipidi. S njima možete "naoružati" osnovu trenutnog života: stanice.

U stanici se život održava i na ovom se principu Pasteur temelji na potvrđivanju da svako živo biće mora poticati iz drugog već postojećeg.

RNA svijet

Uloga autokatalize tijekom abiogeneze je presudna, zbog čega je jedna od najpoznatijih hipoteza o podrijetlu života ona iz RNK svijeta, koja postulira početak iz jednolančanih molekula s mogućnošću samo-umnožavanja.

Ovaj pojam RNA sugerira da prvi biokatalizatori nisu molekule proteinske naravi, već molekule RNA - ili polimera sličnog njemu - sa sposobnošću katalizacije.

Ta se pretpostavka temelji na svojstvu RNA da sintetizira kratke fragmente koristeći žarenje koje usmjerava postupak, uz promicanje stvaranja peptida, estera i glikozidnih veza.

Prema ovoj teoriji, predaka RNA bila je povezana s nekim kofaktorima kao što su metali, pirimidini i aminokiseline. S napredovanjem i povećanjem složenosti metabolizma nastaje sposobnost sinteze polipeptida.

Tijekom evolucije RNA je zamijenjena kemijski stabilnijom molekulom: DNA.

Trenutačne predstave o podrijetlu života

Trenutno se sumnja da je život nastao po ekstremnom scenariju: okeanska područja u blizini vulkanskih otvora gdje temperature mogu doseći 250 ° C, a atmosferski tlak prelazi 300 atmosfera.

Ta sumnja proizlazi iz raznolikosti životnih oblika koje se nalaze u tim neprijateljskim regijama i taj je princip poznat kao "teorija vrućeg svijeta".

Ova su okruženja kolonizirana arhebakterijama, organizmima koji mogu rasti, razvijati se i razmnožavati u ekstremnim okruženjima, vjerojatno vrlo sličnim prebiotičkim uvjetima (uključujući nisku koncentraciju kisika i visoku razinu CO ₂).

Toplinska stabilnost ovih okoliša, zaštita koju pružaju od naglih promjena i stalan protok plinova neki su od pozitivnih svojstava zbog kojih su morsko dno i vulkanski otvori pogodni za podrijetlo života.

Pojmovi biogeneze i abiogeneze

1974. ugledni istraživač Carl Sagan objavio je članak koji pojašnjava uporabu pojmova biogeneza i abiogeneza. Prema Saganu, oba su termina pogrešno korištena u člancima koji se odnose na objašnjenja podrijetla prvih živih oblika.

Među tim greškama je i upotreba termina biogeneza kao vlastiti antonim. Odnosno, biogeneza se koristi za opisivanje podrijetla života počevši od drugih živih oblika, dok se abiogeneza odnosi na podrijetlo života iz nežive materije.

U tom smislu, suvremeni biokemijski put smatra se biogenim, a prebiološki metabolički put abiogenim. Stoga je potrebno obratiti posebnu pozornost na upotrebu oba termina.

Reference

1. Bergman, J. (2000). Zašto je abiogeneza nemoguća. Creation Research Society Quarterly, 36 (4).
2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Podrijetlo života: ono što znamo, što možemo znati i što nikad nećemo znati. Otvorena biologija, 3 (3), 120190.
3. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Život: nauka o biologiji. Panamerican Medical Ed.
4. Sagan, C. (1974). Na pojmovima 'biogeneza' i 'abiogeneza'. Podrijetlo života i evolucije biosfera, 5 (3), 529–529.
5. Schmidt, M. (2010). Ksenobiologija: novi oblik života kao vrhunsko sredstvo za biološku sigurnost. Bioessays, 32 (4), 322–331.
6. Serafino, L. (2016). Abiogeneza kao teorijski izazov: neka razmišljanja. Jour nol teorijske biologije, 402, 18–20.