HIDROTERMALNA HIPOTEZA: ŠTO JE, POZADINA I KRITIKA - BIOLOGIJA - 2026

U hidrotermalni hipoteza ima za cilj objasniti primitivne uvjete u kojima su prvi oblici života nastao na planeti Zemlji, predlažući kao glavni okruženju vruća vrela nalaze u dubinama oceana.

Niz izvora termalne vode lociran je s temperaturama koje dosežu i 350 ° C, gdje obitava niz tipičnih fauna tih uvjeta, poput školjkaša, crva, rakova, porifera i nekih iječkastih vrsta (morske zvijezde i njihovi srodnici).

Ovi dokazi upućuju na to da su duboko oceansko okruženje vjerojatno pogodno za podrijetlo života, a najraniji oblici života bili su kemoautotrofni mikroorganizmi.

Nadalje, kipuća voda dom je niza kemosintetskih bakterija koje svoju energiju izvlače iz sumpornih tvari kojih ima u ovoj vrsti okoliša.

Kemosintetske bakterije imaju proizvođačke funkcije u ekosustavima, što je osnova lanca prehrane, analogno ulozi biljaka u tipičnim ekosustavima.

Ideje vezane za hidrotermalnu hipotezu počele su se pojavljivati ​​početkom 1977., Kada je istraživač Corliss izravnim opažanjem primijetio hidrotermalne sustave locirane na Galapagoskim otocima.

Pozadina i alternativne teorije

Tijekom nekoliko desetljeća, istraživači su predložili desetke teorija kojima se nastoji objasniti podrijetlo života i povoljno okruženje u kojem se trebao razvijati. Kako je nastao život jedno je od najstarijih i najspornijih znanstvenih pitanja.

Neki autori podržavaju primarno podrijetlo metabolizma, dok njihovi protivnici podržavaju genetsko podrijetlo.

Panspermia

Sredinom 1900-ih, poznati znanstvenik Arrhenius predložio je teoriju panspermije ili kozmološku teoriju. Ova ideja potiče porijeklo života zahvaljujući dolasku prostornih mikroorganizama s planeta na kojem je život i prije postojao.

Logično, kosmološka teorija ne daje ideje koje rješavaju problem, jer ne objašnjava kako je izvanzemaljski život nastao na spomenutom hipotetičkom planetu.

Nadalje, nije vrlo vjerojatno da su mikroskopski entiteti koji su kolonizirali prebiotičke sredine preživjeli uvjete svemira dok nisu stigli do planete Zemlje.

Abiotski modeli

Abiotički modeli predlažu da život nastaje osim "mikrostrukture" kao prijelazni oblici između organskih molekula i oblika ranog života. Među glavnim braniteljima ove teorije su Oparín, Sydney W. Fox i Alfonso F. Herrera.

Prema Oparinu i Haldaneu, koacervati su probiotori prethodnici života, ograničeni plazma membranom koja omogućuje interakciju s njihovim okruženjem. Prema autorima, nastali su prije molekula koje prenose genetske informacije: DNA ili RNA.

Sa svoje strane, Stanley Miller i Harold Urey uspjeli su izgraditi genijalan sustav koji je oponašao "primitivnu atmosferu života". Komponente prisutne u hipotetičkoj atmosferi, vrlo različite od sadašnje, bile su sposobne sintetizirati organske molekule neophodne za život (poput aminokiselina) kada su na nju primijenjeni toplina i napon.

Fox je uspio dobiti mikrosfere veličine slične bakterijama, podvrgavajući aminokiseline izvoru topline.

Na isti su način i drugi istraživači postigli sintezu organskih molekula koristeći anorganske molekule kao sirovinu, objašnjavajući na taj način podrijetlo života iz abiotskog okoliša.

RNA svijet

Druga pozicija podrijetla života postulira kao glavni događaj pojavu molekula koje sadrže genetsku informaciju. Razni autori brane porijeklo života od RNA i tvrde da je ova molekula istovremeno poslužila kao predložak i katalizator.

Najveći dokaz je postojanje ribosoma, RNA molekula koje su sposobne katalizirati reakcije i istodobno pohranjivati ​​informacije u svoj nukleotidni slijed.

Od čega se sastoji?

Hidrotermalna hipoteza predlaže ova ekstremna vodena okruženja kao odgovarajuće mjesto za sintezu organskih spojeva koji su doveli do podrijetla živih organizama na Zemlji.

Autori ove teorije temelje se na arhejskim fosilima, modernim podvodnim hidrotermalnim ventilacijskim sustavima i teorijskim i eksperimentalnim promatranjima.

Hidrotermalne sustave karakteriziraju visoki tokovi energije, visoko reducirajuće okruženje i obilne mineralne gline, koje su idealne površine za katalitičke reakcije. Osim toga, ima visoku koncentraciju CH ₄, NH ₃, H ₂ i različitih metala.

Hipoteza se sastoji od uzastopnom konverzije CH ₄, NH ₃, H ₂ u aminokiselinama, te se u proteinima, te nakon toga u složenije polimera, dok se ne postigne strukturiran i metabolizam živih organizama.

Ispitivanjem fosila u pretkambrijskim stijenama pronađene su ćelijske građevine prije otprilike 3,5 do 3,8 milijardi godina u podmorskim hidrotermalnim sklopovima.

Za razliku od prethodnih hipoteza, hidrotermalna hipoteza predlaže toplinu kao izvor energije, a ne UV zrake i električno pražnjenje, kao model "primarnog bujona". Nadalje, ovaj model predlaže postojanje gradijenata okoline u smislu temperature, pH i kemijske koncentracije.

Kritike teorije

Iako hidrotermalna hipoteza ima nekoliko valjanih argumenata, ona nije univerzalno prihvaćena. Jedna od kritika podrijetla života u vrelom izvoru je nepodudarnost i nedostatak informacija o geološkim modelima Prebiotičke ere.

Isto tako, esencijalne molekule za razvoj života - poput nukleinskih kiselina, proteina i membrana - suočile bi se s neposrednim uništenjem, zbog visokih temperatura hidrotermalnog okruženja.

No, vjerojatno je i da su prvi životni oblici bili termostabilni, slično kao i termofilni organizmi koji danas naseljavaju ekstremne sredine.

S druge strane, pojavljuje se još jedan problem vezan uz koncentraciju sastojaka. Malo je vjerojatno da bi se život mogao razviti u prostranstvima prebiotskih oceana, gdje bi biomolekule bile vrlo razrijeđene i raspršene.

Da bi okoliš bio prikladan za podrijetlo života, mora poticati interakcije između molekula tako da formiraju složenije cjeline; a ne razrijediti ih, kao što bi se dogodilo u dubokom oceanu.

Zagovornici hidrotermalne teorije sugeriraju da je život mogao nastati na razgraničenim područjima koja su spriječila razrjeđivanje novoformiranih molekula, poput kratera.

Reference

1. Chatterjee, S. (2016). Simbiotički prikaz podrijetla života na kraterima - hidrotermalnim udarima. Physical Chemistry Chemical Physics, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA, i Hoffman, SE (1981). Hipoteza o odnosu izvora vrućih izvora podmornice i podrijetla života na zemlji. Oceanologica Acta, Posebno izdanje.
3. Holm, NG (1992). Zašto se hidrotermalni sustavi predlažu kao uvjerljivo okruženje za početak života ?. U morskim hidrotermalnim sustavima i podrijetlu života (str. 5–14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Pejzaž nastanka života. Život, 7 (2), 27.
5. Lanier, KA, i Williams, LD (2017). Podrijetlo života: modeli i podaci. Časopis za molekularnu evoluciju, 84 (2), 85–92.