Hydrothermale Hypothese Hintergrund, was es beinhaltet und Kritikpunkte



Die hydrothermale Hypothese Es versucht, die primitiven Bedingungen zu erklären, in denen die ersten Lebensformen auf dem Planeten Erde entstanden sind, und schlägt wie die Hauptstufe die Thermalquellen vor, die sich in den Tiefen der Ozeane befinden.

Eine Reihe von Thermalwasserquellen wurde mit Temperaturen von bis zu 350 ° C lokalisiert, wo eine Reihe von für diese Bedingungen typischen Tierarten lebt, wie Muscheln, Würmer, Krebstiere, Porphyr und einige Stachelhäuter (Seestern und ihre Verwandten).

Diese Beweise legen nahe, dass tiefe Meeresumgebungen wahrscheinlich für den Ursprung des Lebens angemessen waren und die ersten Lebensformen die chemoautotrophen Mikroorganismen waren.

Darüber hinaus kommt kochendes Wasser in einer Reihe chemosynthetischer Bakterien vor, die ihre Energie aus schwefelhaltigen Substanzen gewinnen, die in dieser Umgebung reichlich vorhanden sind.

Chemosynthetische Bakterien haben Funktionen von Produzenten in Ökosystemen, die die Grundlage der Nahrungskette bilden, analog zur Rolle von Pflanzen in typischen Ökosystemen.

Ideen zur hydrothermalen Hypothese begannen Anfang 1977, als der Forscher Corliss direkte Beobachtungen in den hydrothermalen Systemen auf den Galapagos-Inseln machte.

Index

  • 1 Hintergrund und alternative Theorien
    • 1.1 Panspermie
    • 1.2 Abiotische Modelle
    • 1.3 Welt der RNA
  • 2 Was ist das?
  • 3 Kritik an der Theorie
  • 4 Referenzen

Hintergrund und alternative Theorien

Seit mehreren Jahrzehnten haben Forscher Dutzende von Theorien vorgeschlagen, die den Ursprung des Lebens und die Umgebung erklären, in der es entwickelt wurde. Wie das Leben entstand, war eine der ältesten und umstrittensten wissenschaftlichen Fragen.

Einige Autoren unterstützen den primären Ursprung des Metabolismus, während ihre Gegner die genetische Herkunft unterstützen.

Panspermie

In der Mitte der 1900er Jahre schlug der renommierte Wissenschaftler Arrhenius die Theorie der Panspermie oder kosmologischen Theorie. Diese Idee erhöht den Ursprung des Lebens dank der Ankunft von räumlichen Mikroorganismen von einem Planeten, auf dem vorher Leben existierte.

Logischerweise liefert die kosmologische Theorie keine Ideen, die das Problem lösen, da sie nicht erklären, wie das außerirdische Leben in diesem hypothetischen Planeten entstanden ist.

Außerdem ist es nicht sehr wahrscheinlich, dass die mikroskopischen Einheiten, die präbiotische Umgebungen besiedelten, die Bedingungen des Weltraums überstanden haben, bis sie den Planeten Erde erreichen.

Abiotische Modelle

Die abiotischen Modelle schlagen vor, dass das Leben von "Mikrostrukturen" als Formen des Übergangs zwischen organischen Molekülen und den ersten Lebensformen herrührt. Zu den Hauptverteidigern dieser Theorie gehören Oparín, Sydney W. Fox und Alfonso F. Herrera.

Nach Oparin und Haldane sind Koazervate Vorläufer des Lebens, begrenzt durch eine Plasmamembran, die die Interaktion mit ihrer Umwelt ermöglicht. Sie stammen laut den Autoren vor den Molekülen, die die genetische Information übertragen: DNA oder RNA.

Stanley Miller und Harold Urey wiederum gelang es, ein ausgeklügeltes System zu entwickeln, das "die primitive Atmosphäre des Lebens" imitierte. Die in der hypothetischen Atmosphäre vorhandenen Komponenten, die sich sehr von der vorliegenden unterscheiden, waren in der Lage, organische Moleküle zu synthetisieren, die lebensnotwendig sind (wie Aminosäuren), wenn Wärme und Spannung angelegt wurden.

Fox gelang es, Mikrokügelchen ähnlicher Größe wie Bakterien zu erhalten, die die Aminosäuren einer Hitzequelle aussetzten.

In ähnlicher Weise haben andere Forscher die Synthese von organischen Molekülen mit anorganischen Molekülen als Rohmaterial erreicht und auf diese Weise den Ursprung des Lebens aus einer abiotischen Umwelt erklärt.

RNA-Welt

Eine andere Position des Ursprungs des Lebens postuliert als Hauptereignis das Auftreten von Molekülen, die genetische Information enthalten. Mehrere Autoren verteidigen den Ursprung des Lebens aus RNA und argumentieren, dass dieses Molekül gleichzeitig als Templat und Katalysator diente.

Der größte Beweis ist die Existenz von Ribosomen, RNA-Molekülen, die in der Lage sind, Reaktionen zu katalysieren und gleichzeitig Informationen in ihrer Nukleotidsequenz zu speichern.

Was ist das?

Die Hydrothermalhypothese schlägt diese extremen aquatischen Umgebungen als geeigneten Ort für die Synthese organischer Verbindungen vor, die zur Entstehung lebender Organismen auf der Erde führten.

Die Autoren dieser Theorie basieren auf Fossilien von Archaea, modernen Systemen submariner Hydrothermalquellen und theoretischen und experimentellen Beobachtungen.

Hydrothermale Systeme zeichnen sich durch hohe Energieflüsse, eine stark reduzierende Umgebung und reichlich Mineraltone aus, die ideale Oberflächen für katalytische Reaktionen sind. Darüber hinaus hat es hohe Konzentrationen von CH4, NH3, H2 und verschiedene Metalle.

Die Hypothese besteht aus der sequentiellen Umwandlung von CH4, NH3, H2 in Aminosäuren, diese in Proteinen und dann in komplexeren Polymeren, bis Sie einen strukturierten Stoffwechsel und lebende Organismen erreichen.

Bei der Untersuchung von Fossilien im präkambrianischen Gestein wurden Strukturen gefunden, die an Zellen erinnern, die vor 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren entstanden sind und in hydrothermalen Unterwasserassemblagen gefunden wurden.

Im Gegensatz zu den bisherigen Hypothesen schlägt die Hydrothermalhypothese Wärme als Energiequelle und nicht UV-Strahlen und elektrische Entladungen vor, wie das "Ursuppen-Modell". Darüber hinaus schlägt dieses Modell die Existenz von Umweltgradienten in Bezug auf Temperatur, pH-Wert und chemische Konzentration vor.

Kritik an der Theorie

Obwohl die hydrothermale Hypothese mehrere gültige Argumente hat, wird sie nicht allgemein akzeptiert. Eine der Kritikpunkte an der Entstehung des Lebens in einer Thermalwasserquelle ist die Inkongruenz und der Mangel an Informationen über die geologischen Modelle der Prebiotischen Ära.

Ebenso würden die für die Entwicklung des Lebens unentbehrlichen Moleküle - wie Nukleinsäuren, Proteine ​​und Membranen - aufgrund der hohen Temperaturen in den hydrothermalen Umgebungen sofort zerstört werden.

Es ist jedoch auch wahrscheinlich, dass die ersten Lebensformen thermostabil waren, ähnlich den thermophilen Organismen, die heutzutage in extremen Umgebungen leben.

Auf der anderen Seite tritt ein weiterer Nachteil in Bezug auf die Konzentration der Komponenten auf. Es ist unwahrscheinlich, dass sich das Leben in den Weiten der präbiotischen Ozeane entwickelt haben könnte, wo Biomoleküle stark verdünnt und dispergiert wären.

Damit eine Umgebung für den Ursprung des Lebens geeignet ist, muss sie die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen begünstigen, so dass sie komplexere Gebilde bilden; Verdünne sie nicht wie in den Tiefen des Ozeans.

Befürworter der Hydrothermal-Theorie schlagen vor, dass das Leben in begrenzten Gebieten entstanden sein könnte, die die Verdünnung neugebildeter Moleküle wie Krater vermieden haben.

Referenzen

  1. Chatterjee, S. (2016). Eine symbiotische Sicht auf den Ursprung des Lebens in hydrothermalen Kraterseen. Physikalische Chemie Chemische Physik, 18(30), 20033-20046.
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  3. Holm, N. G. (1992). Warum werden hydrothermale Systeme als plausible Umgebungen für den Ursprung des Lebens vorgeschlagen? in Marine Hydrothermal Systems und der Ursprung des Lebens (S. 5-14). Springer, Dordrecht.
  4. Jheeta, S. (2017). Die Landschaft der Entstehung des Lebens. Leben, 7(2), 27.
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