Абиогенеза

Живей, възпроизвеждай се, умирай
Биология
Икона bioDNA.svg
Живот, какъвто го познаваме
  • Генетика
  • Еволюция
  • Основна житейска единица: Клетката
  • Зоология
  • Ботаника
Разделете и умножете
Най-великите маймуни

Абиогенеза е процесът, чрез който животът възниква естествено от неживата материя. Учените предполагат, че животът може да е възникнал в резултат на случайни химични процеси, случващи се за производство на самовъзпроизвеждащи се молекули. Една от популярните съвременни хипотези включва химическа реактивност около хидротермалните отвори. Това хипотеза все още трябва да бъде емпирично доказано, въпреки че настоящите доказателства обикновено го подкрепят.


Съдържание

История: спонтанно поколение

Преди последните векове беше широко разпространено мнението, че абиогенезата се случва навсякъде около нас, толкова многоиндивидуаленднешните организми са произлезли от нежива материя. Изглежда, че жабите и мишките идват от кал, а червеите от гниещото месо. В тази форма абиогенезата по-често се нарича „спонтанно генериране“.

В древния гръко-римски свят това се застъпва от някои забележителни философи, като Анаксимандър или Аристотел (История на животните,Поколение на животни). Техните наследници от средновековието също го подкрепиха, посочвайки части от Библията, които изглежда я подкрепят, като Битие 1:20. През 1648 г. Ян Баптиста ван Хелмонт предлага тази рецепта за мишки:


... ако в устата на кораб се притисне мръсна риза, където пшеницата е в рамките на няколко дни (до 21) фермент, който се изтегля от ризата и се променя от миризмата на зърното, пшеницата той сам се влага в собствената си кожа и се превръща в мишки; и следователно е още по-интересно, защото такава разновидност на насекомите, отличаващи се от подписите на половете, генерира с тези, които са родени от семето на родителите : Това, че оттук нататък също може да се появи подобието или качеството на двете семена, както и подобна здравина на ферментите: И което е по-чудесно, от Хлябната царевица и ризата скочи напред, не наистина малки, или смучещи, или много малки, или абортични мишки: но тези, които са изцяло или напълно оформени.

Но през 1646 г. сър Томас Браун публикува книгаPseudodoxia Epidemica(„Вулгарни грешки“ или „Популярни фалшиви вярвания“), в която той изразява скептицизъм относно различни често срещани вярвания, включително спонтанно генериране. Александър Рос му написа отговор, който включва

Той се съмнява дали мишките могат да бъдат размножавани от гниене. Така той може да се съмнява дали в сирене и дървен материал се генерират червеи; Или ако Betels и оси в краве тор; Или ако пеперудите, скакалците, скакалците, шелфите, охлювите, змиите и други подобни, се размножават от разлагащи се вещества, които са склонни да получат формата на онова същество, на което са го разположили формиращите сили. Да поставиш под въпрос това означава да поставиш под съмнение Разума, усещането и опита: Ако той се съмнява в това, нека отиде в Æгипт и там ще намери полетата, роени с мишки, породени от калта на Нилус, до голямото бедствие на обитателите .



Няколко години по-късно Франческо Реди се съмнява в спонтанното генериране на мухи, така че около 1668 г. той прави някои класически експерименти в която той показа, че задържането на мухи далеч от гниещото месо предпазва червеите и мухите да не се появяват в него. Въпреки това той все още смяташе, че спонтанното поколение се случва при някои други обстоятелства. Въпреки че спонтанното поколение скоро беше дискредитирано за макроскопични организми, все още изглеждаше вярно за микроскопичните „животни”. Но дори там спонтанното поколение постепенно беше дискредитирано от експерименти, подобни на Реди, като Луи Пастьор нанесе последния удар през 1861 г.


Все още и до днес обаче има манивели които настояват, че се случва спонтанно поколение. Вилхелм Райх например видял микроскопични везикули, наречени от него „биони“, за които твърди, че могат да се организират в пълноценни амеби. (Той отхвърли идеята, че просто възстановява амебни кисти, тъй като не вярва в хипотезата за „въздушна инфекция“.)

Еволюция и абиогенеза

Често се възпитава в дебат за произхода аз показвам еволюция не обяснява произхода на живот . Нека да разберем нещо напълно ясно: абиогенезата и еволюцията садве напълно различни неща. Теорията на еволюция не казва абсолютно нищо запроизходна живота. Той просто описва процесите, които се случват, след като животът е започнал. Може и да има множество пътища за създаване на естествен „живот“, разбира се, в зависимост от определението за живот. Това е нещо, което Бен Стайн е очевидно умишлено невеж .


Възражение срещу разграничението е, че е така движещ се стълб но това би било вярно само ако еволюцията в един момент се опита да обясни произхода на живота и тогава хората се отдалечиха от него. Това изобщо не е така. Еволюционната теория започна с наблюдението на изменчивостта на видовете - свойство, което съществува само след абиогенезата, всъщност по-късните дефиниции на ' живот често са използвали способността да се развиват като ключов компонент. Това, разбира се, е известно от известно време, както са били животните и културите селективно отглеждани в продължение на хиляди години. По-късно идеята беше усъвършенствана от Чарлз Дарвин под формата на естествен подбор , където природата предоставя критерии за подбор, които да стимулират еволюцията. В нито един момент еволюцията, нито естественият подбор, са били за обяснение на произхода на живота - точно както ние не обвиняваме химията, че не е обяснила откъде идват атомите: тя обяснява как се държат веществата, след като съществуват, а не как са възникнали.

Едно от възраженията е, че обяснението на произхода на живота е естествено продължение на това, което еволюцията трябва да обясни. Честно казано това е вярно и теориите около абиогенезата често се използват естествен подбор като скачаща точка за това как организираните молекули могат да се развиват по-нататък (като по този начин правят тези молекулни групи „живи“ съгласно дефиницията, обсъдена по-горе). Но дали еволюцията и естественият подбормогаобясни този етап от развитието на живота е без значение за живите същества след абиогенезата. Често срещана аналогия с погрешността на отхвърлянето на еволюцията поради това, че тя не обяснява произхода на живота е тази земно притегляне не обяснява произхода на живота. Аналогиите са сериозно оспорени, защото оставят хората да приемат, че животът винаги съществува, когато се знае друго.

Аспекти

Абиогенезата не е едноетапно събитие, а процес. Биологичният живот има свойствата или възможностите на организацията, метаболизъм , хомеостаза , растеж, възпроизводство, реакция и еволюция. Целият клетъчен живот, който има тези възможности, е жив. Дали вируси са живи или не е по-спорен. Поне вирусите се възпроизвеждат и еволюират, но не са в състояние да го направят независимо от клетките гостоприемници, които нахлуват.

И обратно, първият „живот“ много вероятно липсваше много важни свойства, като хомеостаза и отговор, както при вирусите. Въпреки това, за разлика от вирусите, първият живот много вероятно е имал репродукция и метаболизъм, но кой е първи, не е ясно.


ДНК или протеини първо?

Протеините дойдоха преди ДНК. Редуктази конвертират рибонуклеотиди в дезоксирибонуклеотиди , химически взискателна задача, която едва ли някога е била изпълнявана от рибозими. Не са предложени пребиотични пътища за дезоксирибонуклеотиди. Някои твърдят, че ДНК и протеините трябва да са се появили едновременно, създавайки проблем „пиле или яйце“: ДНК е необходима за кодиране на протеини за собствената му репликация, така че кое е първо? Този въпрос отхвърля, че РНК е необходима и за съществуването и на двете, и че може и изпълнява и двете функции. ДНК може да се разглежда като РНК, специализирана за генетично съхранение. Ензимните свойства не са полезни за това, а групата 2-OH ', която им позволява, прави РНК сто пъти по-нестабилна от ДНК.

Изкуствена абиогенеза

През 50-те години няколко експерименти от Стенли Милър и Харолд Юри потвърдиха, че естественото образуване на аминокиселини, компоненти на протеини и други органични съединения от неорганични материали е възможно при атмосферните условия на Първичната Земя. Ултравиолетовите лъчи от слънцето биха направили това невъзможно на сушата. Днес е общоприето, че абиогенезата се е случвала не само на сушата или в океаните, но и комбинация от двете.

Липидна магия

През 1965 г. Алек Бангхам е първият, който открива автокаталитичните свойства на фосфолипидите. Как можете да докажете този аспект на природата и да опровергаете креационистка версия на втория закон :

  1. Вземете чаша вода.
  2. Вземете жълтък от яйце.
  3. Поставете жълтъка във водата.
  4. ????
  5. Печалба !!!!

Какво всъщност се случва: амфипатичните липиди се подреждат въз основа на взаимодействието им с молекулите на водата. Може да не е най-екстравагантният пример, но показва спонтанен ред.

Pier Luigi Luisi показа, че везикулите, направени от тези липиди, могат да растат чрез включване на нови липиди и могат да направят нови везикули, водещи до примитивна репликация.

Експерименти с абиогенеза

През 2001 г. Луис Аламандола демонстрира, че органичният материал може да бъде синтезиран в дълбокия космос с помощта на „Chill вакуумна камера“ - много биомолекули: нитрили, етери, алкохоли, пръстеновидни въглеводороди и други.

В допълващ експеримент Дженифър Бланк от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ съобщава: „Чрез последващ химичен анализ екипът откри, че първоначалните аминокиселини в сместа са свързани заедно, за да образуват пептиди, от които могат да се образуват протеини“.

В 2010 Крейг Вентър и колегите му вмъкват изцяло изкуствена хромозома в бактериална клетка и произвеждат първата изкуствена форма на живот (известна още като „dial-a-геном“). Макар да изглежда като изкуствена абиогенеза, все пак това включва някои основни измами: изкуствената хромозома е конструирана с помощта на генни последователности насъществуващиорганизъм.

От 2011 г. Лий Кронин от Университета в Глазгоу се опитва да започне еволюционен процес в „клетки“ на базата на полиоксометалати.

През 2014 г. група изследователи успяха да произведат и четирите компонента на РНК чрез симулиране на въздействие на астероид в първични условия.

Доклад от 2015 г. показа, че химическите предшественици за синтеза на аминокиселини, липиди и нуклеотиди, които биха били необходими в примитивна клетка, биха могли да възникнат едновременно чрез реакции, задвижвани от ултравиолетова светлина.

През 2015 г. спускаемият апарат Фила открива 16 органични съединения, четири от които никога досега не са били открити на комета, на кометата 67P / Чурюмов – Герасименко. Много от органичните съединения са важни градивни елементи на живота.

През 2015 г. учени от НАСА, изучаващи произхода на живота, успяха да възпроизведат урацил, цитозин и тимин от ледена проба, съдържаща пиримидин при условия, открити в космоса.

Проучване от 2016 г. показа, че градивните елементи на живота могат да бъдат възпроизведени в дълбоководни отвори. Тези експерименти за първи път демонстрират, че молекулите на РНК могат да се образуват в алкални хидротермални комини.

Ето видео за него

Креационисти и абиогенеза

Определено креационисти правилно посочете, че абиогенезата трябва да е настъпила в даден момент, за да започне процесът на еволюция. След това те се опитват да използват тази предпоставка, за да „опровергаят“ еволюцията, като твърдят, че Луи Пастьор категорично я е опровергал. Той обаче само показа, че това не е типично съвременно явление дори и за най-простите свободно живеещи организми - и че сложните форми на живот като мишките не произлизат напълно формирани от неща като плат и зърно.

Креационистите също обичат да опровергават абиогенезата, като посочват привидна пребиотична среда, където това не се случва, както в тяхната Аргумент с фъстъчено масло , като по този начин подчертава объркването им на абиогенезата със спонтанното генериране. Най-подходящата среда обаче е била обект на активни изследвания, като тази на Гюнтер Вахтершайзер с неговата хипотеза на желязно-сярния свят на хидротермалните отвори.

Друго креационистко изявление, което често се прави, е това еволюция е абиогенеза; това е просто непознаване на научната терминология. Еволюцията е постепенна промяна на организмите във времето, докато абиогенезата е началото на самия живот. Креационистите също могат да бъдат Проектиране на тяхната вяра в отделни творения върху основните биолози .

Още по-креационистката нелогичност е: „Учените все още не могат да обяснят произхода на живота, Следователно сигурно е било Бог и по-конкретно версията на Бог, в която вярвам “( Протестантски , католик , Ислямски версия и др., според избора).

Вероятност за абиогенеза

Вероятността за възникване на абиогенеза в дадена ситуация изглежда важна както за оценка дали абиогенезата е вероятно да е началото на живота, но също така и за оценка на вероятността от извънземен живот . Наивните оценки на вероятността, фокусиращи се върху вероятността за отделни химикали или организми, предполагат, че абиогенезата е изчезващо невероятна: шансът да се създаде специфичен протеин от 300 аминокиселини от набор от атоми може да бъде 2,04 х 10 към 1, но това пренебрегва факта че процесът почти със сигурност е бил по-инкрементален от този и че не търсите вероятността за специфичен протеин, а тази на всеки протеин, който може да се нарече жив. Същият проблем възниква при използването на аргументацията на Хойл и Уикрамасинге на креационистите, че вероятността всички химикали в бактерията да са възникнали случайно е около 10; никой не предполага, че бактериите са се появили случайно без по-прост предшественик. Оценката на действителната вероятност за живот изисква познаване не само на точните условия на света по време на възникването на живота и на точния химичен път, който следва, но на общата сума на вероятностите на всички възможни пътища, които биха могли да произведат живот. Всяка оценка трябва да отчита и броя на поддържащите живота планети във Вселената, тъй като ние сме тук, защото абиогенезата се е случила в един свят, вероятно един от милиардите кандидати. Следователно е невероятно трудно, може би невъзможно точно да се изчисли вероятността за живот.

Креационистите често използват невероятността на абиогенезата като опровержение на абиогенезата, разчитайки на погрешно приложение на Законът на Борел . Интуициите относно невероятността пренебрегват трудността да се изчисляват вероятностите и неуспеха на нашите интуиции да се справят с огромния брой молекули и огромни налични времеви рамки. Броят на атомите в земята се изчислява на около 10, докато в световния океан може да има около 10 (предимно малки водородни атоми), въпреки че нито една цифра не представлява количеството атоми, налични за абиогенеза. По същия начин, макар да не е ясно кои части от историята на Земята са били най-благоприятни, животът е трябвало да се появи стотици милиони, ако не и милиарди години, и през голяма част от това условията са били много различни от днешните. Това обяснява защо никой не е виждал абиогенеза в лаборатория или буркан с фъстъчено масло.

Масло

Вижте основната статия по тази тема: Абиотично масло

Масло сега се разбира, че е биогенен по произход, а не абиогенен. Хипотезата, че петролът е абиогенен по произход, беше популярна в съветски съюз до 80-те години. Хипотезата за абиогенен произход предполага, че образуването на петрол е резултат от химични реакции, протичащи в земята и че по този начин нефтът непрекъснато се попълва, а не е изкопаемо гориво. Някои (особено астрономът Томас Голд до смъртта му през 2004 г. и Джак Кени) продължават да пропагандират хипотезата за абиогенния произход.

Разбиране на науките за произхода от по-широката общност

Много хора не разбират науките за произхода. Това се дължи на няколко фактора.

  1. Религиозните възгледи могат да попречат наискащда се разбере абиогенезата, като се предпочитат обяснения, включващи a чудотворна събитие.
  2. Разбирането на това, което е малко вероятно, не е равно на невъзможно, а освен това и това, като се имат предвид достатъчно време и възможност малко вероятно става вероятно , е трудно за много неспециалисти за разбиране и още по-трудно за умишлено невежите и научно неграмотният . Освен това има само малка област от учени, които са достатъчно обучени по химия и геология, за да могат да направят правилен преглед на абиогенезата. Съществува обаче специално общество, което да изучава произхода на живота.

Списания

Конкретно за произхода на научните изследвания

  • Произход на живота и еволюция на биосферата

Други списания

  • Списанието за молекулярна еволюция
  • Списанието за молекулярна биология

Някои документи

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ijch.201400180