الخلفية الفرضية الحرارية المائية ، ماذا تتكون والنقد

ال الفرضية الحرارية المائية يهدف إلى شرح الظروف البدائية التي نشأت فيها أشكال الحياة الأولى على كوكب الأرض ، واقترح كسيناريو رئيسي الينابيع الحارة الموجودة في أعماق المحيطات.

تم العثور على سلسلة من مصادر المياه الحرارية مع درجات حرارة تصل إلى 350 درجة مئوية ، حيث تعيش سلسلة من الحيوانات نموذجية من هذه الظروف ، مثل الصدفتين ، والديدان ، والقشريات ، البورفيري وبعض الجلد المشين (نجم البحر وأقربائهم)..

يشير هذا الدليل إلى أن بيئات المحيطات العميقة ربما كانت كافية لأصل الحياة وأن الأشكال الأولى للحياة كانت الكائنات الحية الدقيقة الكيميائية.

بالإضافة إلى ذلك ، يسكن الماء المغلي سلسلة من البكتيريا التركيبية الكيميائية التي تستخرج طاقتها من المواد الكبريتية ، وهي وفيرة في هذا النوع من البيئة.

للبكتيريا التركيبية الكيميائية وظائف المنتجين في النظم البيئية ، كونها قاعدة السلسلة الغذائية ، تشبه دور النباتات في النظم الإيكولوجية النموذجية.

بدأت الأفكار المتعلقة بالفرضية الحرارية المائية في الظهور في بداية عام 1977 ، عندما أبدى الباحث كورليس ملاحظات مباشرة في النظم الحرارية المائية الموجودة في جزر غالاباغوس..

مؤشر

• 1 الخلفية والنظريات البديلة
  • 1.1 الفقدان
  • 1.2 النماذج اللاأحيائية
  • 1.3 عالم الحمض النووي الريبي
• 2 ماذا تتكون؟?
• 3 انتقادات للنظرية
• 4 المراجع

سوابق ونظريات بديلة

على مدى عدة عقود ، اقترح الباحثون عشرات النظريات التي تهدف إلى شرح أصل الحياة والبيئة التمكينية التي تم تطويرها فيها. كيف نشأت الحياة كانت واحدة من أقدم وأكثر الأسئلة العلمية إثارة للجدل.

يدعم بعض المؤلفين الأصل الأساسي لعملية التمثيل الغذائي ، بينما يدعم خصومهم الأصل الوراثي.

التبزر الشامل

في منتصف القرن العشرين ، اقترح العالم المشهور آرهينيوس نظرية البسبرميا أو النظرية الكونية. تثير هذه الفكرة أصل الحياة بفضل وصول الكائنات الحية الدقيقة المكانية من كوكب حيث كانت الحياة موجودة سابقًا.

من الناحية المنطقية ، لا تقدم النظرية الكونية أفكارًا تحل المشكلة ، لأنها لا تفسر كيف نشأت الحياة خارج كوكب الأرض في الكوكب الافتراضي المذكور..

علاوة على ذلك ، ليس من المرجح جدًا أن تكون الكائنات المجهرية التي استعمرت البيئات البريبايوتيكية قد نجت من ظروف الفضاء حتى تصل إلى كوكب الأرض.

نماذج اللاأحيائية

تقترح النماذج اللاأحيائية أن الحياة نشأت بعيداً عن "المجهرية" كأشكال انتقال بين الجزيئات العضوية والأشكال الأولى للحياة. من بين المدافعين الرئيسيين عن هذه النظرية أوبارين وسيدني دبليو فوكس وألفونسو هيريرا.

وفقا ل Oparin و Haldane ، coacervates هي السلائف probiontes ، محدد بواسطة غشاء البلازما الذي يسمح بالتفاعل مع بيئتهم. وفقا للمؤلفين ، نشأت قبل الجزيئات التي تنقل المعلومات الوراثية: الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي.

من جانبهم ، تمكن كل من ستانلي ميلر وهارولد أوري من بناء نظام مبتكر قلد "جو الحياة البدائي". تمكنت المكونات الموجودة في الغلاف الجوي الافتراضي ، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا عن الغلاف الحالي ، من تصنيع الجزيئات العضوية التي لا غنى عنها للحياة (مثل الأحماض الأمينية) عند استخدام الحرارة والجهد.

تمكن فوكس من الحصول على مجهرية بحجم مماثل للبكتيريا ، مما يعرض الأحماض الأمينية لمصدر للحرارة.

بنفس الطريقة ، حقق باحثون آخرون تركيب الجزيئات العضوية باستخدام جزيئات غير عضوية كمادة خام ، موضحين بهذه الطريقة أصل الحياة من بيئة غير حيوية..

الحمض النووي الريبي العالم

وضع آخر لأصل الحياة يفترض كحدث رئيسي ظهور الجزيئات التي تحتوي على معلومات وراثية. يدافع العديد من المؤلفين عن أصل الحياة من الحمض النووي الريبي ، ويجادلون بأن هذا الجزيء بمثابة قالب ومحفز في نفس الوقت.

أكبر دليل على وجود الريبوسومات ، جزيئات الحمض النووي الريبي القادرة على تحفيز التفاعلات ، وفي الوقت نفسه ، تخزين المعلومات في تسلسل النيوكليوتيدات.

ماذا تتكون؟?

تقترح الفرضية الحرارية المائية هذه البيئات المائية القاسية باعتبارها المكان المناسب لتوليف المركبات العضوية التي أدت إلى أصل الكائنات الحية على الأرض.

يعتمد مؤلفو هذه النظرية على حفريات أثرية ، وأنظمة حديثة للفتحات المائية الحرارية المغمورة ، والملاحظات النظرية والتجريبية..

تتميز الأنظمة الحرارية المائية بتدفقات عالية الطاقة ، وبيئة شديدة الانخفاض وطين معدني وفير ، وهي أسطح مثالية للتفاعلات الحفزية. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي على تركيزات عالية من CH₄, NH₃, H₂ ومعادن مختلفة.

تتكون الفرضية من التحويل المتسلسل لـ CH₄, NH₃, H₂ في الأحماض الأمينية ، هذه في البروتينات ثم في البوليمرات الأكثر تعقيدًا ، حتى تصل إلى التمثيل الغذائي المنظم والكائنات الحية.

عند فحص الحفريات في صخور ما قبل الكمبري ، تم العثور على هياكل تذكرنا بالخلايا التي يرجع تاريخها إلى 3.5 إلى 3.8 مليار سنة في التجمعات المائية الحرارية المائية..

على عكس الفرضيات السابقة ، فإن الفرضية الحرارية المائية تقترح الحرارة كمصدر للطاقة وليست الأشعة فوق البنفسجية والتصريفات الكهربائية ، مثل نموذج "الحساء البدائي". بالإضافة إلى ذلك ، يقترح هذا النموذج وجود التدرجات البيئية من حيث درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة والتركيز الكيميائي.

نقد للنظرية

على الرغم من أن الفرضية الحرارية المائية لها عدة حجج صحيحة ، إلا أنها غير مقبولة عالميًا. واحدة من الانتقادات لأصل الحياة في مصدر المياه الحرارية هي عدم الاتساق ونقص المعلومات المتعلقة بالنماذج الجيولوجية لعصر ما قبل التكوين الحيوي..

وبالمثل ، فإن الجزيئات التي لا غنى عنها لتطوير الحياة - مثل الأحماض النووية والبروتينات والأغشية - ستواجه التدمير الفوري ، بسبب ارتفاع درجات الحرارة في البيئات الحرارية المائية.

ومع ذلك ، فمن المحتمل أيضًا أن تكون أشكال الحياة الأولى قابلة للحرارة ، على غرار الكائنات المحبة للحرارة التي تعيش اليوم في بيئات قاسية.

من ناحية أخرى ، هناك عيب آخر يتعلق بتركيز المكونات. من غير المحتمل أن تكون الحياة قد تطورت في اتساع محيطات البريبايوتك ، حيث تكون الجزيئات الحيوية مخففة للغاية ومشتتة.

لكي تكون البيئة مناسبة لأصل الحياة ، يجب أن تفضل التفاعلات بين الجزيئات ، بحيث تشكل كيانات أكثر تعقيدًا ؛ لا تمييعهم كما في أعماق المحيط.

يشير مؤيدو نظرية الطاقة الحرارية المائية إلى أن الحياة يمكن أن تنشأ في مناطق محددة من شأنها أن تمنع التخفيف من جزيئات المشكلة حديثًا ، مثل الحفر.

مراجع

1. شاترجي ، س. (2016). وجهة نظر تكافلية لأصل الحياة في البحيرات المائية تأثير الحفرة. فيزياء كيمياء فيزيائية, 18(30) ، 20033-20046.
2. Corliss، J.B.، Baross، J.A.، & Hoffman، S.E (1981). فرضية تتعلق بالعلاقات بين الينابيع الساخنة المغمورة وأصل الحياة على الأرض. Oceanologica Acta ، عدد خاص.
3. Holm، N. G. (1992). لماذا يتم اقتراح النظم الحرارية المائية كبيئات معقولة لأصل الحياة؟ في النظم المائية الحرارية البحرية وأصل الحياة (ص. 5-14). سبرينغر ، دوردريخت.
4. Jheeta، S. (2017). منظر لظهور الحياة. حياة, 7(2) ، 27.
5. Lanier، K. A.، & Williams، L. D. (2017). أصل الحياة: النماذج والبيانات. مجلة التطور الجزيئي, 84(2) ، 85-92.