- Vad består det av?
- Oparin och Haldane teori
- Överväganden om teorin
- Experiment som stöder den abiotiska syntesteorin
- Miller och Urey experimenterar
- Experimentet med Juan Oró
- Sydney Fox-experiment
- Alfonso Herreras experiment
- referenser
The Abiotic Synthesis Theory är en postulat som föreslår att livet härstammar från icke-levande föreningar (abiotiska = icke-levande). Det antyder att livet gradvis uppstod genom syntesen av organiska molekyler. Bland dessa organiska molekyler sticker ut aminosyror, som är föregångarna till mer komplexa strukturer som ger upphov till levande celler.
Forskarna som föreslog denna teori var den ryska forskaren Alexander Oparin och den brittiska biokemisten John Haldane. Var och en av dessa forskare, som undersöker på egen hand, kom fram till samma hypotes: att livets ursprung på jorden kom från organiska och mineralföreningar (icke-levande material) som tidigare fanns i den primitiva atmosfären.
John Haldane, en av promotorerna för den abiotiska syntesteorin
Vad består det av?
Den abiotiska syntesteorin konstaterar att livets ursprung på jorden berodde på blandningen mellan oorganiska och organiska föreningar som fanns i atmosfären vid den tiden, som laddades med väte, metan, vattenånga, koldioxid och ammoniak.
Oparin och Haldane teori
Oparin och Haldane trodde att den tidiga jorden hade en minskande atmosfär; det vill säga en atmosfär med lite syre där molekylerna som var närvarande tenderar att donera sina elektroner.
Därefter skulle atmosfären gradvis förändras och ge upphov till enkla molekyler såsom molekylärt väte (H2), metan (CH4), koldioxid (CO2), ammoniak (NH3) och vattenånga (H2O). Under dessa förhållanden föreslog de att:
- Enkla molekyler kunde ha reagerat, med hjälp av energi från solens strålar, elektriska urladdningar från stormar, värmen från jordens kärna, bland andra typer av energi som i slutändan påverkade fysisk-kemiska reaktioner.
- Detta främjade bildandet av koacervater (system av molekyler från vilka livet härstammade, enligt Oparin) som flöt i haven.
- I denna "primitiva buljong" skulle förhållandena vara tillräckliga så att byggstenarna kunde ha kombinerats i efterföljande reaktioner.
- Större och mer komplexa molekyler (polymerer) som proteiner och nukleinsyror bildades av dessa reaktioner, troligen gynnade av närvaron av vatten i pooler nära havet.
- Dessa polymerer kunde ha monterats i enheter eller strukturer som kan underhållas och replikeras. Oparin trodde att de kunde ha varit "kolonier" av proteiner grupperade ihop för att genomföra ämnesomsättning, och Haldane föreslog att makromolekylerna var inneslutna i membran för att bilda cellliknande strukturer.
Överväganden om teorin
Detaljerna om denna modell är förmodligen inte riktigt korrekta. Till exempel tror geologer nu att den tidiga atmosfären inte krymper, och det är oklart om dammar vid kanten av havet är en trolig plats för livets första utseende.
Grundidén "en gradvis och spontan bildning av grupper av enkla molekyler, sedan bildandet av mer komplexa strukturer och slutligen förvärvet av förmågan att självreplikera" förblir emellertid kärnan i de flesta hypoteser om ursprunget till verkliga livet.
Experiment som stöder den abiotiska syntesteorin
Miller och Urey experimenterar
1953 gjorde Stanley Miller och Harold Urey ett experiment för att testa idéerna från Oparin och Haldane. De fann att organiska molekyler kunde produceras spontant under reducerande förhållanden liknande de från den tidiga jorden som beskrivits tidigare.
Miller och Urey byggde ett slutet system som innehöll en mängd upphettat vatten och en blandning av gaser som tros vara rikligt i den tidiga jordens atmosfär: metan (CH4), koldioxid (CO2) och ammoniak (NH3).
För att simulera blixtbultarna som kunde ha gett den energi som behövdes för de kemiska reaktionerna som resulterade i att de mer komplexa polymererna inträffade, skickade Miller och Urey elektriska urladdningar genom en elektrod i deras experimentella system.
Miller och Urey experimenterar
Efter att ha genomfört experimentet i en vecka upptäckte Miller och Urey att olika typer av aminosyror, sockerarter, lipider och andra organiska molekyler hade bildats.
Stora, komplexa molekyler - som DNA och protein - saknades. Miller-Urey-experimentet visade emellertid att åtminstone några av byggstenarna i dessa molekyler kunde bildas spontant av enkla föreningar.
Experimentet med Juan Oró
Fortsätter med sökandet efter livets ursprung, använde den spanska forskaren Juan Oró sin biokemiska kunskap för att uppnå syntes, under laboratorieförhållanden, av andra organiska molekyler som är viktiga för livet.
Oró replikerade villkoren för Miller- och Urey-experimentet, som producerar cyanidderivat i stora mängder.
Med denna produkt (hydrocyanic acid), plus ammoniak och vatten, kunde denna forskare syntetisera adeninmolekyler, en av de fyra kvävebaserade DNA-baserna och en av komponenterna i ATP, en grundläggande molekyl för att ge energi till de flesta levande varelser .
När detta fynd publicerades 1963 hade det inte bara en vetenskaplig utan också en populär inverkan, eftersom den visade möjligheten till nukleotiders spontana uppträdande på den tidiga jorden utan yttre påverkan.
Han lyckades också syntetisera, återskapa i laboratoriet en miljö som liknar den som fanns på primitiv jord, andra organiska föreningar, främst lipider som är en del av cellmembranen, några proteiner och aktiva enzymer som är viktiga i metabolismen.
Sydney Fox-experiment
1972 genomförde Sydney Fox och hans kollaboratörer ett experiment som gjorde det möjligt för dem att generera strukturer med membran och osmotiska egenskaper; det vill säga, liknar levande celler, som de kallade proteinoidmikrosfärer.
Med hjälp av en torr blandning av aminosyror fortsatte de att värma dem till måttliga temperaturer; sålunda uppnådde de bildandet av polymerer. Dessa polymerer bildade, när de löstes upp i saltlösning, små droppar på storleken av en bakteriecell som kunde utföra vissa kemiska reaktioner.
Dessa mikrosfärer hade ett permeabelt dubbelhölje, liknande de aktuella cellmembranen, vilket tillät dem att hydrera och dehydrera beroende på förändringar i miljön där de var.
Alla dessa observationer erhållna från studien av mikrosfärer visade en idé om vilken typ av processer som kunde ha sitt ursprung i de första cellerna.
Alfonso Herreras experiment
Andra forskare genomförde sina egna experiment för att försöka replikera molekylstrukturerna som gav upphov till de första cellerna. Alfonso Herrera, en mexikansk forskare, lyckades konstgjort generera strukturer som han kallade sulfobios och colpoids.
Herrera använde blandningar av ämnen som ammoniumsulfocyanid, ammoniumtiosanat och formaldehyd, med vilken han kunde syntetisera små strukturer med hög molekylvikt. Dessa svavelrika strukturer organiserades på liknande sätt som levande celler, varför han kallade dem sulfobia.
På liknande sätt blandade han olivolja och bensin med små mängder natriumhydroxid för att generera andra typer av mikrostrukturer som organiserades på liknande sätt som protoso; han namngav dessa mikrosfärer kolpoider.
referenser
- Carranza, G. (2007). Biologi I. Redaktionell tröskel, Mexiko.
- Flores, R., Herrera, L. & Hernández, V. (2004). Biologi 1 (1: a upplagan). Redaktörsprogreso.
- Fox, SW (1957). Det kemiska problemet med spontan produktion. Journal of Chemical Education, 34 (10), 472–479.
- Fox, SW, & Harada, K. (1958). Termisk sampolymerisation av aminosyror till en produkt som liknar protein. Science, 128, 1214.
- Gama, A. (2004). Biologi: Biogenes och mikroorganismer (2: a upplagan). Pearson Education.
- Gama, A. (2007). Biologi I: A Constructivist Approach (3: e upplagan). Pearson Education.
- Gordon-Smith, C. (2003). Oparin-Haldane-hypotesen. Livets ursprung: landmärken från det tjugonde århundradet. Återställs från: simsoup.info
- Herrera, A. (1942). En ny teori om livets ursprung och natur. Science, 96: 14.
- Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera och Evolutionismens början och studier i livets ursprung i Mexiko. Journal of Molecular Evolution, 83 (5-6), 193–203.
- McCollom, T. (2013). Miller-Urey och vidare: Vad har lärt sig om prebiotiska organiska syntesreaktioner under de senaste 60 åren? Årlig översyn av Earth and Planetetary Sciences, 41, 207-229.
- Miller, S. (1953) En produktion av aminosyror under möjliga primitiva jordförhållanden. Science 117: 528– 529
- Miller, SL (1955). Produktion av vissa organiska föreningar under möjliga primitiva jordförhållanden. Journal of the American Chemical Society.
- Miller, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976). Ursprunget för organiska föreningar på den primitiva jorden och i meteoriter. Journal of Molecular Evolution, 9 (1), 59–72.
- Oñate, L. (2010). Biologi 1, volym 1. Cengage Learning Editors.
- Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Prebiotic syntes av metionin och andra svavelinnehållande organiska föreningar på den primitiva jorden: en modern omvärdering baserad på ett opublicerat Stanley Miller-experiment från 1958. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 41 (3), 201–212.