תוֹכֶן
- אביוגנזה, הגדרה וסקירה כללית
- אביוגנזה אינה דור ספונטני
- בסיס תיאורטי לאביוגנזה
- הבסיס הניסוי לאביוגנזה
- הסברים תיאורטיים נוספים על אביוגנזה
- בעיות ספציפיות בחלק השני של האביוגנזה
- חיים ראשונים: תיאוריות אלטרנטיביות של מקורות החיים על כדור הארץ
בעוד שתורת האבולוציה של צ'ארלס דארווינס נוגעת לאופן בו המינים משתנים כדי להסתגל לסביבתם, היא אינה מטפלת בשאלה כיצד החיים התחילו במקור. בשלב מסוים, בטח כאשר כוכב הלכת עדיין היה חם ומותך, לא היו חיים על כדור הארץ, אם כי אנו יודעים שהחיים התפתחו אחר כך.
השאלה היא, כיצד מקורם של צורות החיים של כדור הארץ?
ישנן מספר תיאוריות כיצד נוצרו אבני הבניין הבסיסיות של אורגניזמים חיים. המנגנון של איך הפך החומר הלא חי אורגניזמים חיים המשכפלים את עצמם ואז צורות חיים מורכבות אינן מובנות לחלוטין.
יש לזה כמה פערים, אבל אביוגנזה עוסק במושגים מעניינים ומתחיל בהסבר.
אביוגנזה, הגדרה וסקירה כללית
אביוגנזה הוא התהליך הטבעי שבאמצעותו נוצרו אורגניזמים חיים ממולקולות אורגניות שאינן חיות. אלמנטים פשוטים משולבים ליצירת תרכובות; התרכובות נעשו מובנות יותר והיו מעורבות בחומרים שונים. בסופו של דבר נוצרו תרכובות אורגניות פשוטות וקושרו לייצור מולקולות מורכבות כמו חומצות אמינו.
חומצות אמינו הן אבני הבניין של החלבונים המהווים בסיס לתהליכים אורגניים. חומצות האמינו יכלו להשתלב ליצירת שרשראות חלבון. חלבונים אלה היו יכולים להפוך לשכפול עצמי והיוו את הבסיס לצורות חיים פשוטות.
תהליך כזה לא יכול היה להתקיים על פני כדור הארץ כיום מכיוון שהתנאים ההכרחיים אינם קיימים עוד. יצירת מולקולות אורגניות מניחה מראש נוכחות של מרק חם המכיל את החומרים הנדרשים כדי שהמולקולות האורגניות יופיעו.
אלמנטים ותרכובות פשוטות כמו מימן, פחמן, פוספטים וסוכרים חייבים להיות קיימים יחד. א מקור אנרגיה כגון קרניים אולטרה סגולות או פריקת ברקים יעזור להם לקשור. יתכן ותנאים כמו אלה היו קיימים לפני 3.5 מיליון שנה כשחושבים על החיים על כדור הארץ שהתחילו. אביוגנזה מפרטת את המנגנונים של איך זה היה יכול להתרחש.
תוכן קשור: לואי פסטר: ביוגרפיה, המצאות, ניסויים ועובדות
אביוגנזה אינה דור ספונטני
גם אביוגנזה וגם דור ספונטני מציעים שהחיים יכולים מקורם בחומר שאינו חי, אך פרטי השניים שונים לחלוטין. בעוד שאביוגנזה היא תיאוריה תקפה שלא הופרכה, דור ספונטני הוא אמונה מיושנת שהוכחה כלא נכונה.
שתי התיאוריות נבדלות זו מזו בשלוש דרכים עיקריות. תורת האביוגנזה קובעת כי:
התיאוריה של דור ספונטני קובעת כי:
מדענים נהגו להאמין בדור ספונטני, אך כיום אפילו הציבור הרחב כבר לא מאמין כי זבובים מגיעים מבשר רקוב או שעכברים מגיעים מאשפה. יש מדענים הטילים ספק בשאלה האם אביוגנזה היא תיאוריה תקפה, אך הם לא הצליחו להציע אלטרנטיבה טובה יותר.
בסיס תיאורטי לאביוגנזה
כיצד אולי מקורם של החיים הוצע לראשונה על ידי המדען הרוסי אלכסנדר אופרין בשנת 1924 ושוב באופן עצמאי על ידי הביולוג הבריטי J.B.S. הלדאן בשנת 1929. שתיהן הניחו כי בראשית כדור הארץ הייתה סביבה עשירה באמוניה, פחמן דו חמצני, מימן ופחמן, אבני הבניין של מולקולות אורגניות.
קרניים אולטרה סגולות וברקים סיפקו את האנרגיה לתגובות כימיות שיאפשרו למולקולות אלה להתחבר.
שרשרת תגובות טיפוסית תתקיים כך:
בעוד שהתאוריה הציגה מושגים עקביים ואמינים, חלק מהצעדים התבררו כקשים לביצוע בתנאי מעבדה שניסו לדמות את אלה שנמצאים בתחילת כדור הארץ.
תוכן קשור: אלמנטים של חומצות גרעין
הבסיס הניסוי לאביוגנזה
בתחילת שנות החמישים החליטו הסטודנטים לתארים מתקדמים אמריקאים סטנלי מילר ויועצו הבוגר הרולד אורי לבחון את תורת האביוגנזה של אופרין-האלדאן על ידי יצירת סביבת כדור הארץ הקדומה. הם עירבבו את התרכובות והאלמנטים הפשוטים מהתיאוריה באוויר והוציאו ניצוצות דרך התערובת.
כאשר ניתחו את תוצרי התגובה הכימית שהתקבלו, הם הצליחו לאתר חומצות אמינו שנוצרו במהלך הסימולציה. עדות זו לכך שהחלק הראשון של התיאוריה היה נכון, תמכו בניסויים מאוחרים יותר שניסו ליצור מולקולות משכפלות מחומצות האמינו. ניסויים אלה לא צלחו.
מחקר שנערך לאחר מכן מצא כי האטמוספירה הפרביוטית של כדור הארץ הקדום ככל הנראה מכילה יותר חמצן ופחות חומרי מפתח אחרים מהדגימה ששימשה בניסוי מילר-אורי. זה הוביל לשאלה אם המסקנות עדיין תקפות.
מאז, ניסויים מסוימים המשתמשים בתרכובת אטמוספירה מצאו גם מולקולות אורגניות כמו חומצות אמינו, ובכך תומכות במסקנות המקוריות.
תוכן קשור: בחירה טבעית: הגדרה, תורת דארווינס, דוגמאות ועובדות
הסברים תיאורטיים נוספים על אביוגנזה
גם כאשר נקבע כי התנאים לייצור תרכובות אורגניות פשוטות היו קיימים כדור הארץ הפרביוטי, הדרך לתאים חיים הייתה במחלוקת. ישנן שלוש דרכים אפשריות תרכובות פשוטות יחסית כמו חומצות אמינו עשויות בסופו של דבר להפוך לחיים שמקיימים את עצמן:
הצעדים מחומצות אמינו הלאה היוו בעיה רצינית, ואף אחד מהדרכים התיאורטיות השונות לא דומה בהצלחה במאי 2019.
בעיות ספציפיות בחלק השני של האביוגנזה
אין ספק כי א הדמיה של אטמוספירת כדור הארץ הקדומה יכולים לייצר מולקולות מורכבות יחסית שהם אבני הבניין של המולקולות האורגניות שנמצאות בתאים חיים. עם זאת, ישנן מספר בעיות בהעברת המולקולות המורכבות לצורות חיים ממש. אלו כוללים:
אם אביוגנזה אינה מתרחשת באופן בו התיאוריה מתארת, יש לקחת בחשבון רעיונות אלטרנטיביים.
חיים ראשונים: תיאוריות אלטרנטיביות של מקורות החיים על כדור הארץ
עם התקדמות האביוגנזה לכאורה חסומה, הוצעו תיאוריות חלופיות למקור החיים. החיים אולי מקורם באופן הדומה לתורת האביוגנזה אך בשנת פתחי אוורור גיאותרמי מתחת לים או בתוך הים קרום כדור הארץ, וייתכן שזה קרה כמה פעמים במקומות שונים. לאף אחת מהתיאוריות הללו אין תמיכה קשה יותר בנתונים מאשר אביוגנזה קלאסית.
בתיאוריה אחרת הנוטשת את האביוגנזה לחלוטין, הציעו מדענים שתרכובות אורגניות מורכבות או צורות חיים שלמות כמו נגיפים עשויים להועבר לכדור הארץ על ידי מטאוריטים או שביטים. כדור הארץ הקדום (כדור הארץ הפרימיטיבי) היה נתון להפגזות כבדות בתקופת הדיין (לפני כ -4 עד 4.6 מיליארד שנה) כאשר יתכן והחיים התחילו.
ללא נתונים קשים יותר, המסקנה היחידה היא שכך בדיוק מקורם של החיים בכדור הארץ הוא עדיין תעלומה.