Abiogenesis Haupttheorien

DieAbiogenese Es bezieht sich auf die Reihe von Prozessen und Schritten, die die ersten Formen des Lebens auf der Erde hervorbrachten, ausgehend von inerten Monomerblöcken, die im Laufe der Zeit ihre Komplexität erhöhten. Angesichts dieser Theorie entstand das Leben aus nicht lebenden Molekülen unter den entsprechenden Bedingungen.

Es ist wahrscheinlich, dass die biologische Evolution, nachdem die Abiogenese einfache Lebenssysteme hervorgebracht hat, so wirken wird, dass sie alle komplexen Formen des Lebens hervorbringt, die heute existieren.

Einige Forscher glauben, dass die Prozesse der Abiogenese mindestens einmal in der Geschichte der Erde stattgefunden haben sollten, um den hypothetischen Organismus LUCA oder den letzten universellen gemeinsamen Vorfahren (der Abkürzungen in Englisch) entstehen zu lassenletzter gemeinsamer gemeinsamer Vorfahre), vor etwa 4 Milliarden Jahren.

Es wird vorgeschlagen, dass LUCA einen genetischen Code haben sollte, der auf dem DNA-Molekül basiert, das mit seinen vier Basen in Triplets gruppiert ist, kodifiziert für die 20 Arten von Aminosäuren, aus denen die Proteine ​​bestehen. Forscher, die versuchen, den Ursprung des Lebens zu verstehen, studieren die Prozesse der Abiogenese, die zu LUCA führten.

Die Antwort auf diese Frage wurde weithin in Frage gestellt und ist oft in einem Nebel aus Mysterium und Ungewissheit verborgen. Aus diesem Grund haben Hunderte von Biologen eine Reihe von Theorien vorgeschlagen, die von der Entstehung einer Ursuppe bis zu Erklärungen im Zusammenhang mit Xenobiologie und Astrobiologie führen.

Index

• 1 Was ist das?
• 2 Der Ursprung des Lebens: Theorien
  • 2.1 Theorie der spontanen Erzeugung
  • 2.2 Widerlegung der spontanen Generierung
  • 2.3 Beiträge von Pasteur
  • 2.4 Panspermie
  • 2.5 Chemosynthesetheorie
  • 2.6 Miller und Urey Experiment
  • 2.7 Polymerbildung
  • 2.8 Abgleich der Ergebnisse von Miller und Pasteur
  • 2.9 RNA-Welt
• 3 Aktuelle Vorstellungen vom Ursprung des Lebens
• 4 Begriffe Biogenese und Abiogenese
• 5 Referenzen

Was ist das?

Die Theorie der Abiogenese basiert auf einem chemischen Prozess, bei dem einfachere Lebensformen aus leblosen Vorläufern hervorgegangen sind.

Es wird angenommen, dass der Prozess der Abiogenese im Gegensatz zur Auftretungsansicht im Glücksfall abrupt stattfand. Diese Theorie geht also von der Existenz eines Kontinuums zwischen nicht lebender Materie und den ersten lebenden Systemen aus.

Ebenso wird eine Reihe verschiedener Szenarien vorgeschlagen, in denen der Beginn des Lebens von anorganischen Molekülen ausgehen könnte. Im Allgemeinen sind diese Umgebungen extrem und unterscheiden sich von den aktuellen Bedingungen der Erde.

Diese angeblichen präbiotischen Bedingungen werden normalerweise im Labor reproduziert, um organische Moleküle zu erzeugen, wie das berühmte Miller und Urey Experiment.

Der Ursprung des Lebens: Theorien

Der Ursprung des Lebens war eines der kontroversesten Themen von Wissenschaftlern und Philosophen seit Aristoteles. Nach diesem wichtigen Denker könnte zersetzende Materie dank der spontanen Wirkung der Natur in Tiere mit Leben umgewandelt werden.

Die Abiogenese im Licht des aristotelischen Denkens kann in seinem berühmten Satz zusammengefasst werden Omne Vivum ex vivo,was bedeutet "alles Leben kommt vom Leben".

Als nächstes hat eine ziemlich große Anzahl von Modellen, Theorien und Spekulationen versucht, die Bedingungen und Prozesse aufzuklären, die zur Entstehung des Lebens geführt haben.

Im Folgenden werden wir die herausragendsten Theorien beschreiben, sowohl aus historischer als auch aus wissenschaftlicher Sicht, die den Ursprung der ersten lebenden Systeme erklären wollten:

Theorie der spontanen Generierung

Zu Beginn des 17. Jahrhunderts wurde postuliert, dass Lebensformen aus leblosen Elementen entstehen könnten. Die Theorie der spontanen Generation wurde von den Denkern dieser Zeit weithin akzeptiert, da sie von der katholischen Kirche unterstützt wurde. So konnten Lebewesen sowohl ihre Eltern als auch nicht lebende Materie keimen.

Zu den bekanntesten Beispielen, die diese Theorie stützen, gehören das Auftreten von Würmern und anderen Insekten in zersetztem Fleisch, Fröschen aus dem Schlamm und Mäuse, die aus schmutzigen Kleidern und Schweiß entstanden sind.

Tatsächlich gab es Rezepte, die die Schaffung von lebenden Tieren versprachen. Um zum Beispiel Mäuse aus nicht lebendem Material zu erzeugen, mussten Weizenkörner in dunkler Umgebung mit schmutzigen Kleidern kombiniert werden, und im Laufe der Tage treten lebende Nagetiere auf.

Befürworter dieser Mischung argumentierten, dass der menschliche Schweiß in Kleidungsstücken und die Fermentation von Weizen die Mittel waren, die die Bildung von Leben anleiteten.

Widerlegung der spontanen Generation

Im 17. Jahrhundert begann man Fehler und Lücken in den Aussagen der Theorie der spontanen Generierung zu bemerken. Erst 1668 erfand der italienische Physiker Francesco Redi ein adäquates experimentelles Design, um es abzulehnen.

In seinen kontrollierten Experimenten platzierte Redi in sterilen Behältern Fleischstücke, die fein geschnitten und mit Musselin umwickelt waren.Diese Gläser waren ordentlich mit Gaze bedeckt, so dass nichts mit dem Fleisch in Berührung kommen konnte. Zusätzlich zählte das Experiment mit einer anderen Reihe von Flaschen, die nicht abgedeckt waren.

Im Laufe der Tage wurden Würmer nur noch in den entdeckten Gläsern beobachtet, da die Fliegen frei eindringen und die Eier ablegen konnten. Im Falle der gekappten Gläser wurden die Eier direkt auf die Gaze gelegt.

Auf dieselbe Weise entwickelte der Forscher Lazzaro Spallanzani eine Reihe von Experimenten, um die Prämissen der spontanen Generierung abzulehnen. Dafür entwickelte er eine Reihe von Brühen, die er einem längeren Kochen aussetzte, um alle Mikroorganismen zu zerstören, die dort leben werden.

Die Befürworter der spontanen Generation behaupteten jedoch, die Hitze, der die Brühen ausgesetzt waren, sei überhöht und zerstörte die "Lebenskraft".

Beiträge von Pasteur

Später, im Jahre 1864, begann der französische Biologe und Chemiker Louis Pasteur, den Postulaten der spontanen Generation ein Ende zu setzen.

Um dieses Ziel zu erfüllen, hergestellt Pasteur Glasbehälter bekannt als „Schwanenhälse flasks“, wie sie lang waren, an dem Enden gebogen, wodurch den Eintritt von jedem Mikroorganismus zu verhindern.

In diesen Behältern kochte Pasteur eine Reihe von Brühen, die steril blieben. Als einer von ihnen den Hals brach, wurde er kontaminiert und die Mikroorganismen vermehrten sich in kurzer Zeit.

Die Beweise, die von Pasteur geliefert wurden, waren unwiderlegbar und schafften es, eine Theorie zu brechen, die mehr als 2.500 Jahre dauerte.

Panspermie

In den frühen 1900er Jahren schrieb der schwedische Chemiker Svante Arrhenius ein Buch mit dem Titel "Die Erschaffung der Welten"In dem er meinte, dass das Leben aus dem Weltraum durch Sporen kommt, die resistent gegen extreme Bedingungen sind.

Logischerweise war die Theorie der Panspermie von vielen Kontroversen umgeben, außerdem trug sie nicht wirklich zur Entstehung des Lebens bei.

Chemosynthesetheorie

Bei der Prüfung der Experimente von Pasteur, einer der indirekten Ergebnisse ihrer Belege dafür, dass Mikroorganismen von anderen entwickeln sich nur, das heißt, das Leben nur aus dem Leben kommen kann. Dieses Phänomen wurde "Biogenese" genannt.

Nach dieser Perspektive würden Theorien der chemischen Evolution entstehen, angeführt von dem Russen Alexander Oparin und dem Engländer John D. S. Haldane.

Wobei diese Ansicht auch chemosynthetischen Theorie Oparin-Haldane, schlägt sie eine Präbiotikum Umgebung Erde besaß eine Atmosphäre fehlt in Sauerstoff und hoch in dem Wasserdampf, Methan, Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserstoff und, so wurde es stark reduzierende genannt.

In dieser Umgebung gab es verschiedene Kräfte wie elektrische Entladungen, Sonnenstrahlung und Radioaktivität. Diese Kräfte wirkten auf anorganische Verbindungen ein und führten zu größeren Molekülen, die organische Moleküle bilden, die als präbiotische Verbindungen bekannt sind.

Miller und Urey experimentieren

im Anschluss an die Theorie der Oparin-Haldane In der Mitte der 50er Jahre, Forscher Stanley L. Miller und Harold C. Urey konnten ein ausgeklügeltes System schaffen, das die angeblichen Vorfahren Bedingungen der Atmosphäre auf der Erde simuliert.

Stanley und Urey festgestellt, dass unter diesen „primitiven“ Bedingungen können einfachen anorganischen Komplex, wesentlich für das Leben, wie Aminosäuren, Fettsäuren verursachen, Harnstoff, unter anderen organischen Molekülen.

Polymerbildung

Obwohl die genannten Experimente zuvor vorgeschlagen, eine plausible Modus, durch die Biomoleküle als Teil lebender Systeme entstanden keine Erklärung des Polymerisationsverfahrens vorschlagen und die zunehmende Komplexität.

Es gibt mehrere Modelle, die versuchen, diese Frage aufzuklären. Die erste betrifft feste mineralische Oberflächen, wobei die erhöhte Oberfläche und die Silikate als Katalysatoren für die Kohlenstoffmoleküle dienen könnten.

In den Tiefen des Ozeans sind Hydrothermalquellen eine geeignete Quelle für Katalysatoren wie Eisen und Nickel. Nach Experimenten in Laboratorien sind diese Metalle an den Polymerisationsreaktionen beteiligt.

Schließlich sind in dem Ozean Gräben heiße Teiche, die Verdampfungsprozesse, die Konzentration der Monomeren begünstigen könnten, was zur Bildung von komplexeren Molekülen führen. In dieser Annahme basiert die Hypothese der "Ursuppe".

Die Ergebnisse von Miller und Pasteur in Einklang bringen

Im Anschluss an die Reihenfolge der Idee in den vorangegangenen Abschnitten haben wir Versuche Pasteurs diskutiert bewiesen, dass das Leben nicht aus inerten Materialien, während Miller und Urey Beweise zeigen, dass, wenn es passiert, aber auf molekularer Ebene.

Um beide Ergebnisse in Einklang zu bringen, muss man bedenken, dass sich die Zusammensetzung der Erdatmosphäre heute völlig von der präbiotischen Atmosphäre unterscheidet.

Der in der gegenwärtigen Atmosphäre vorhandene Sauerstoff würde als "Zerstörer" der Moleküle in der Bildung wirken.Wir müssen auch berücksichtigen, dass die Energiequellen, die angeblich die Bildung organischer Moleküle gefördert haben, nicht mehr in der Häufigkeit und Intensität der präbiotischen Umgebung vorhanden sind.

Alle Formen des Lebens auf der Erde bestehen aus einer Reihe von großen Strukturblöcken und Biomolekülen, genannt Proteine, Nukleinsäuren und Lipide. Mit ihnen können Sie die Basis des heutigen Lebens "aufbauen": Zellen.

In der Zelle wird das Leben verewigt, und nach diesem Prinzip stützt sich Pasteur darauf, dass jedes Lebewesen von einem anderen vorher existierenden Wesen kommen muss.

RNA-Welt

Die Rolle der Autokatalyse während der Abiogenese ist entscheidend, weshalb eine der bekanntesten Hypothesen über den Ursprung des Lebens die der RNA-Welt ist, die einen Anfang von einfachen Kettenmolekülen mit der Fähigkeit zur Selbstreplikation postuliert.

Diese Vorstellung von RNA legt nahe, dass die ersten Biokatalysatoren keine Moleküle mit Proteincharakter waren, sondern RNA-Moleküle - oder ein ähnliches Polymer - mit der Fähigkeit, Katalyse durchzuführen.

Diese Annahme basiert auf der Eigenschaft der RNA, kurze Fragmente zu synthetisieren, indem eine Temperierung verwendet wird, die den Prozess steuert, und dabei die Bildung von Peptiden, Estern und glykosidischen Bindungen gefördert wird.

Nach dieser Theorie wurde die anzestrale RNA mit einigen Cofaktoren wie Metallen, Pyrimidinen und Aminosäuren assoziiert. Mit dem Fortschritt und der Zunahme der Komplexität im Stoffwechsel entsteht die Fähigkeit, Polypeptide zu synthetisieren.

Im Laufe der Evolution wurde die RNA durch ein chemisch stabileres Molekül ersetzt: DNA.

Aktuelle Vorstellungen vom Ursprung des Lebens

Es wird derzeit vermutet, dass das Leben in einem extremen Szenario entstanden ist: ozeanische Gebiete in der Nähe von vulkanischen Schornsteinen, wo die Temperaturen 250 ° C erreichen können und der atmosphärische Druck 300 Atmosphären übersteigt.

Dieser Verdacht entsteht aufgrund der Vielfalt der Lebensformen, die in diesen feindlichen Regionen gefunden werden, und dieses Prinzip wird als "Theorie der heißen Welt" bezeichnet.

Diese Umgebungen wurden von Archaebakterien kolonisiert, Organismen, die in extremen Umgebungen wachsen, sich entwickeln und vermehren können und vermutlich prebiotischen Bedingungen (einschließlich niedriger Sauerstoffkonzentrationen und hoher CO-Konzentrationen) sehr ähnlich sind.₂).

Die thermische Stabilität dieser Umgebungen, der Schutz, den sie gegen plötzliche Veränderungen bieten, und der konstante Gasfluss sind einige der positiven Eigenschaften, die den Meeresboden und die vulkanischen Schornsteine ​​zu geeigneten Umgebungen für den Ursprung des Lebens machen.

Begriffe Biogenese und Abiogenese

1974 veröffentlichte der renommierte Forscher Carl Sagan einen Artikel, in dem er die Verwendung der Begriffe Biogenese und Abiogenese erläuterte. Laut Sagan wurden beide Begriffe in Artikeln verwendet, die sich auf die Erklärung der Herkunft der ersten lebenden Formen beziehen.

Zu diesen Fehlern gehört der Begriff Biogenese als sein eigenes Antonym. Das heißt, Biogenese wird verwendet, um den Ursprung des Lebens von anderen lebenden Formen zu beschreiben, während sich Abiogenese auf den Ursprung des Lebens von nicht lebender Materie bezieht.

In diesem Sinne wird ein zeitgemäßer biochemischer Weg als biogen und ein präbiologischer Stoffwechselweg als abiogen bezeichnet. Daher ist es notwendig, der Verwendung beider Begriffe besondere Aufmerksamkeit zu schenken.

Referenzen

1. Bergman, J. (2000). Warum Abiogenese unmöglich ist. Creation Research Society Vierteljährlich, 36(4).
2. Pross, A. & Pascal, R. (2013). Der Ursprung des Lebens: Was wir wissen, was wir wissen und was wir nie wissen werden. Offene Biologie, 3(3), 120190.
3. Sadava, D. & Purves, W. H. (2009). Leben: die Wissenschaft der Biologie. Ed. Panamericana Medizin.
4. Sagan, C. (1974). Zu den Begriffen "Biogenese" und "Abiogenese". Ursprünge des Lebens und Evolution der Biosphären, 5(3), 529-529.
5. Schmidt, M. (2010). Xenobiologie: Eine neue Lebensform als ultimatives Biosicherheitsinstrument. Bioassays, 32(4), 322-331.
6. Serafino, L. (2016). Abiogenese als theoretische Herausforderung: Einige Reflexionen. Jourder theoretischen Biologie, 402, 18-20.