نظرية التوليف اللاأحيائي الخصائص الرئيسية

ال نظرية التوليف اللاأحيائي هي فرضية تقترح أن الحياة نشأت من مركبات غير حية (غير أحيائي = غير حي). إنه يشير إلى أن الحياة نشأت تدريجيا من تخليق الجزيئات العضوية. من بين هذه الجزيئات العضوية الأحماض الأمينية ، والتي هي سلائف هياكل أكثر تعقيدًا تؤدي إلى ظهور خلايا حية.

الباحثون الذين اقترحوا هذه النظرية هم العالم الروسي ألكساندر أوبارين وعالم الكيمياء الحيوية البريطاني جون هالدان. توصل كل من هؤلاء العلماء ، الذين حققوا من تلقاء أنفسهم ، إلى نفس الفرضية: أن أصل الحياة على الأرض جاء من مركبات عضوية ومعدنية (مادة غير حية) كانت موجودة سابقًا في الغلاف الجوي البدائي.

مؤشر

• 1 ماذا تتكون؟?
• 2 نظرية اوبارين وهلدان
  • 2.1 اعتبارات نظرية
• 3 تجارب تدعم نظرية التخليق اللاأحيائي
  • 3.1 ميلر وأوري التجربة
  • 3.2 تجربة خوان أورو
  • 3.3 تجربة سيدني فوكس
  • 3.4 تجربة ألفونسو هيريرا
• 4 المراجع

ماذا تتكون؟?

تنص نظرية التخليق اللاأحيائي على أن أصل الحياة على الأرض حدث بفضل الخليط بين المركبات العضوية وغير العضوية التي كانت في الغلاف الجوي في ذلك الوقت ، والتي كانت مشحونة بالهيدروجين والميثان وبخار الماء ، ثاني أكسيد الكربون والأمونيا.

نظرية اوبارين وهلدان

ظن أوبارين وهالدان أن الأرض البدائية لها جو متناقص. أي أن الجو يحتوي على القليل من الأكسجين حيث تميل الجزيئات الموجودة إلى التبرع بالإلكترونات.

بعد ذلك ، سيتغير الغلاف الجوي تدريجياً مما يؤدي إلى ظهور جزيئات بسيطة مثل الهيدروجين الجزيئي (H2) والميثان (CH4) وثاني أكسيد الكربون (CO2) والأمونيا (NH3) وبخار الماء (H2O). في ظل هذه الظروف ، اقترحوا ما يلي:

- يمكن أن تتفاعل الجزيئات البسيطة ، باستخدام الطاقة القادمة من أشعة الشمس ، والتصريفات الكهربائية من العواصف ، والحرارة من قلب الأرض ، من بين أنواع أخرى من الطاقة التي أثرت أخيرًا على التفاعلات الفيزيائية الكيميائية.

- هذا شجع على تكوين coacervates (أنظمة الجزيئات التي نشأت منها الحياة ، وفقا ل Oparin) التي تطفو في المحيطات.

- في هذا "الحساء البدائي" ، ستكون الظروف مناسبة بحيث يمكن دمج لبنات البناء في ردود الفعل اللاحقة.

- من هذه التفاعلات ، تشكلت جزيئات أكبر وأكثر تعقيدًا (البوليمرات) ، مثل البروتينات والأحماض النووية ، والتي ربما كانت مفضلة بواسطة وجود الماء من البرك بالقرب من المحيط..

- كان يمكن تجميع هذه البوليمرات في وحدات أو هياكل قادرة على صيانتها وتكرارها. ظن أوبارين أنه كان من الممكن أن يكون "مستعمرات" من البروتينات المُجمَّعة لتنفيذ عملية الأيض ، وقد اقترح هالدين أن الجزيئات الكبيرة كانت مغلفة في أغشية لتشكيل هياكل تشبه الخلية..

اعتبارات حول النظرية

ربما لا تكون تفاصيل هذا النموذج صحيحة تمامًا. على سبيل المثال ، يعتقد الجيولوجيون الآن أن الجو البدائي لم يتقلص ، وليس من الواضح ما إذا كانت البرك على حافة المحيط هي موقع محتمل لأول ظهور للحياة.

ومع ذلك ، فإن الفكرة الأساسية "تكوين تدريجي وعفوي لمجموعات من الجزيئات البسيطة ، ثم تشكيل هياكل أكثر تعقيدا وأخيرا اكتساب القدرة على التكرار الذاتي" تظل جوهر معظم فرضيات أصول الحياة الحالية.

التجارب التي تدعم نظرية التوليف اللاأحيائي

تجربة ميلر وأوري

في عام 1953 ، قام ستانلي ميلر وهارولد أوري بإجراء تجربة لاختبار أفكار أوبارين وهالدان. اكتشفوا أن الجزيئات العضوية يمكن أن تحدث بشكل عفوي في ظل ظروف مخفضة مماثلة لتلك الموجودة في الأرض البدائية الموصوفة سابقًا.

بنى ميلر وأوري نظامًا مغلقًا يحتوي على كمية من الماء الساخن وخليط من الغازات التي يعتقد أنها وفيرة في الغلاف الجوي المبكر للأرض: الميثان (CH4) ، وثاني أكسيد الكربون (CO2) والأمونيا (NH3)..

لمحاكاة الأشعة التي يمكن أن توفر الطاقة اللازمة للتفاعلات الكيميائية التي أدت إلى حدوث أكثر البوليمرات تعقيدًا ، أرسل ميلر وأوري صدمات كهربائية من خلال قطب كهربائي في نظامهما التجريبي..

بعد ترك التجربة تعمل لمدة أسبوع ، اكتشف ميلر وأوري أن عدة أنواع من الأحماض الأمينية والسكريات والدهون وغيرها من الجزيئات العضوية قد تشكلت..

كانت جزيئات كبيرة معقدة مثل الحمض النووي والبروتين مفقودة. ومع ذلك ، أظهرت تجربة Miller-Urey أنه يمكن على الأقل تشكيل بعض المكونات الأساسية لهذه الجزيئات تلقائيًا من مركبات بسيطة.

تجربة خوان أورو

متابعة للبحث عن أصول الحياة ، استخدم العالم الإسباني خوان أورو معرفته الكيميائية الحيوية لتجميع ، في ظروف المختبر ، جزيئات عضوية أخرى مهمة للحياة.

رد أورو بشروط تجربة ميلر وأوري ، والتي تنتج مشتقات السيانيد بكميات كبيرة.

باستخدام هذا المنتج (حمض الهيدروسيانيك) ، بالإضافة إلى الأمونيا والماء ، تمكن هذا الباحث من تجميع جزيئات الأدينين ، واحدة من القواعد النيتروجينية الأربعة للحمض النووي وأحد مكونات ATP ، وهو جزيء أساسي لتوفير الطاقة لمعظم الكائنات الحية.

عندما نُشر هذا الاكتشاف في عام 1963 ، لم يكن له تأثير علمي فحسب ، بل كان له تأثير أيضًا ، لأنه أظهر إمكانية ظهور النوكليوتيدات تلقائيًا على الأرض البدائية دون أي تأثير خارجي..

وقد تمكن أيضًا من توليف بيئة مماثلة لتلك الموجودة في أوائل الأرض ، والمركبات العضوية الأخرى ، خاصة الدهون التي تشكل جزءًا من أغشية الخلايا وبعض البروتينات والإنزيمات النشطة المهمة في عملية التمثيل الغذائي ، وذلك في بيئة مماثلة لتلك الموجودة في المختبر..

تجربة سيدني فوكس

في عام 1972 ، أجرى سيدني فوكس ومعاونوه تجربة سمحت لهم بإنشاء هياكل ذات غشاء وخصائص تناضحية. وهذا هو ، على غرار الخلايا الحية ، التي وصفوها المجهرية البروتين.

باستخدام مزيج جاف من الأحماض الأمينية ، شرعوا في تسخينها إلى درجات حرارة معتدلة ؛ وهكذا حققوا تشكيل البوليمرات. عندما تُذوب هذه البوليمرات في محلول ملحي ، فإنها تشكل قطرات صغيرة بحجم خلية بكتيرية قادرة على القيام بتفاعلات كيميائية معينة..

كان لهذه الأجسام المجهرية غلاف مزدوج قابل للاختراق ، على غرار أغشية الخلايا الحالية ، مما أتاح لها ترطيب وإزالة الجفاف اعتمادًا على التغيرات في البيئة حيث كانت.

أظهرت كل هذه الملاحظات التي تم الحصول عليها من دراسة الأجسام المجهرية فكرة عن نوع العمليات التي يمكن أن تنشأ الخلايا الأولى.

تجربة ألفونسو هيريرا

أجرى باحثون آخرون تجاربهم الخاصة لمحاولة تكرار الهياكل الجزيئية التي أدت إلى ظهور الخلايا الأولى. تمكن ألفونسو هيريرا ، وهو عالم مكسيكي ، من إنشاء هياكل اصطناعية أطلق عليها اسم السلفوبيوس والكوليبيدات.

استخدم هيريرا مخاليط مواد مثل سولفوسيانيد الأمونيوم ، ثيوسيانات الأمونيوم والفورمالديهايد ، حيث تمكن من توليف تركيبات صغيرة ذات وزن جزيئي مرتفع. تم تنظيم هذه الهياكل الغنية بالكبريت بشكل مشابه للخلايا الحية ، لذلك أطلق عليها اسم الكبريتات.

وبالمثل ، خلط زيت الزيتون والبنزين بكميات صغيرة من هيدروكسيد الصوديوم لتوليد أنواع أخرى من المجهرية التي تم تنظيمها بطريقة مشابهة للبروتوزوا ؛ لهذه المجهرية دعا لهم colpoides.

مراجع

1. كارانزا ، ج. (2007). علم الأحياء الأول. عتبة التحرير ، المكسيك.
2. Flores، R.، Herrera، L. & Hernández، V. (2004). علم الأحياء 1 (1st ed.). برنامج التحرير.
3. Fox، S. W. (1957). المشكلة الكيميائية للجيل التلقائي. مجلة التربية الكيميائية, 34(10) ، 472-479.
4. Fox، S. W.، & Harada، K. (1958). البلمرة الحرارية للأحماض الأمينية لبروتين يشبه المنتج. علم, 128, 1214.
5. جاما ، أ. (2004). علم الأحياء: التكاثر الحيوي والكائنات الحية الدقيقة (2nd إد.). بيرسون التعليم.
6. جاما ، أ. (2007). علم الأحياء الأول: منهج بنائي (3rd ed.). بيرسون التعليم.
7. جوردون سميث ، (2003). فرضية أوبارين هالدين. في أصل الحياة: معالم القرن العشرين. تم الاسترجاع من: simsoup.info
8. هيريرا ، (1942). نظرية جديدة لأصل وطبيعة الحياة. علم, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos، I.، & Cleaves، H. J. (2016). ألفونسو لويس هيريرا وبدايات التطور والدراسات في أصل الحياة في المكسيك. مجلة التطور الجزيئي, 83(5-6) ، 193-203.
10. مكلوم ، ت. (2013). ميلر أوري وما بعده: ما الذي تعلمته حول تفاعلات التخليق العضوي قبل التكوين الحيوي في السنوات الستين الماضية?. الاستعراض السنوي لعلوم الأرض والكواكب, 41 ، 207-229.
11. Miller، S. (1953) إنتاج الأحماض الأمينية في ظل ظروف الأرض البدائية المحتملة. علم 117: 528 - 529
12. ميلر ، س. ل. (1955). إنتاج بعض المركبات العضوية في ظل ظروف الأرض البدائية المحتملة. مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.
13. Miller، S.L.، Urey، H.C.، & Oró، J. (1976). أصل المركبات العضوية على الأرض البدائية والنيازك. مجلة التطور الجزيئي, 9(1) ، 59-72.
14. أونيت ، ل. (2010). علم الأحياء 1 ، المجلد 1. Cengage التعلم المحررين.
15. Parker، E.T.، Cleaves، H.J.، Callahan، M.P.، Dworkin، J.P.، Glavin، D.P.، Lazcano، A.، & Bada، J.L (2011). تخليق البريبايوتك من الميثيونين والمركبات العضوية الأخرى المحتوية على الكبريت على الأرض البدائية: إعادة تقييم معاصرة على أساس تجربة ستانلي ميلر غير المنشورة عام 1958. أصول الحياة وتطور المحيط الحيوي, 41(3) ، 201-212.