ABIYOGENEZ: ANA TEORILER - BIYOLOJI - 2025

Abiogenesis zamanın geçişi ile, monomerik başlangıç blok atıl, süreçler ve yeryüzünde yaşamın ilk şekillerini kökenli adımların sayısını ifade eder edildi mümkün için kendi karmaşıklığını artırır. Bu teori ışığında hayat, cansız moleküllerden uygun koşullar altında ortaya çıktı.

Abiyogenezin basit yaşam sistemleri ürettikten sonra, biyolojik evrimin bugün var olan tüm karmaşık yaşam formlarına yol açması muhtemeldir.

Kaynak: Pixabay.com

Bazı araştırmacılar, abiyogenez süreçlerinin, varsayımsal organizma LUCA'ya veya son evrensel ortak ataya (İngilizcenin kısaltmasından, son evrensel ortak atadan) yol açması için dünya tarihinde en az bir kez meydana gelmiş olması gerektiğini düşünüyor. yılların.

LUCA'nın, üçüz halinde gruplanmış dört bazıyla, proteinleri oluşturan 20 tip amino asidi kodlayan DNA molekülüne dayanan bir genetik koda sahip olması gerektiği öne sürülmektedir. Yaşamın kökenini anlamaya çalışan araştırmacılar, LUCA'ya yol açan abiyogenez süreçlerini inceliyorlar.

Bu sorunun cevabı geniş çapta sorgulanmıştır ve genellikle bir gizem ve belirsizlik pusuyla örtülmüştür. Bu nedenle, yüzlerce biyolog, ilkel bir çorbanın ortaya çıkışından ksenobiyoloji ve astrobiyoloji ile ilgili açıklamalara kadar uzanan bir dizi teori önermiştir.

Ne içeriyor?

Abiogenez teorisi, en basit yaşam formlarının cansız öncülerden ortaya çıktığı kimyasal bir sürece dayanmaktadır.

Şanslı bir olayda aniden ortaya çıkma görüşünün aksine, abiyogenez sürecinin sürekli olarak gerçekleştiği varsayılmaktadır. Böylece bu teori, cansız madde ile ilk yaşayan sistemler arasında bir sürekliliğin varlığını varsayar.

Benzer şekilde, yaşamın başlangıcının inorganik moleküllerden meydana gelebileceği bir dizi çeşitli senaryo önerilmektedir. Bu ortamlar genellikle aşırıdır ve dünyadaki mevcut koşullardan farklıdır.

Bu varsayılan prebiyotik koşullar, ünlü Miller ve Urey deneyi gibi, organik moleküller üretmeye çalışmak için genellikle laboratuvarda yeniden üretilir.

Yaşamın kökeni: teoriler

Yaşamın kökeni, Aristoteles döneminden beri bilim adamları ve filozoflar için en tartışmalı konulardan biri olmuştur. Bu önemli düşünüre göre, ayrışan madde, doğanın kendiliğinden hareket etmesi sayesinde canlı hayvanlara dönüştürülebilir.

Aristotelesçi düşüncenin ışığında abiyogenez, "tüm hayat hayattan gelir" anlamına gelen ex vivo omne vivum adlı ünlü ifadesiyle özetlenebilir.

Daha sonra, oldukça fazla sayıda model, teori ve spekülasyon, yaşamın kökenine yol açan koşulları ve süreçleri aydınlatmaya çalıştı.

İlk canlı sistemlerin kökenini açıklamaya çalışan, hem tarihsel hem de bilimsel açıdan en önemli teoriler aşağıda açıklanacaktır:

Kendiliğinden nesil teorisi

17. yüzyılın başlarında, yaşam formlarının cansız unsurlardan ortaya çıkabileceği varsayıldı. Kendiliğinden nesil teorisi, Katolik Kilisesi'nin desteğini aldığı için dönemin düşünürleri tarafından geniş çapta kabul gördü. Böylece canlılar hem ebeveynlerinden hem de cansız maddelerden filizlenebilirler.

Bu teoriyi desteklemek için kullanılan en ünlü örnekler arasında çürüyen ette solucanların ve diğer böceklerin ortaya çıkması, çamurdan ortaya çıkan kurbağalar ve kirli giysiler ve terden çıkan fareler sayılabilir.

Aslında, canlı hayvanların yaratılmasını vaat eden tarifler vardı. Örneğin, cansız maddelerden fareler yaratabilmek için, buğday tanelerinin karanlık bir ortamda kirli giysilerle birleştirilmesi ve günler boyunca canlı kemirgenlerin ortaya çıkması gerekiyordu.

Bu karışımın savunucuları, insan terinin ve buğdayın fermantasyonunun yaşamın oluşumuna yön veren unsurlar olduğunu savundu.

Kendiliğinden oluşumun reddi

On yedinci yüzyılda, kendiliğinden nesil teorisinin ifadelerinde kusurlar ve boşluklar fark edilmeye başlandı. İtalyan fizikçi Francesco Redi, bunu reddetmek için 1668'e kadar uygun bir deneysel tasarım tasarladı.

Redi kontrollü deneylerinde, steril kaplara musline sarılı ince kesilmiş et parçalarını yerleştirdi. Bu kavanozlar gazlı bezle düzgün bir şekilde kapatıldı, böylece etle hiçbir şey temas etmeyecekti. Ayrıca, deneyde kapaksız başka bir kavanoz seti vardı.

Sinekler serbestçe girip yumurtalarını bırakabildikleri için günler boyunca solucanlar yalnızca açıkta kalan kavanozlarda görülüyordu. Kapalı kavanozlar söz konusu olduğunda, yumurtalar doğrudan gazlı bezin üzerine yerleştirildi.

Benzer şekilde, araştırmacı Lazzaro Spallanzani, kendiliğinden oluşan neslin öncüllerini reddetmek için bir dizi deney geliştirdi. Bunu yapmak için, orada yaşayacak mikroorganizmaları yok etmek için uzun süre kaynatmaya maruz bıraktığı bir dizi et suyu yaptı.

Bununla birlikte, kendiliğinden üretimin savunucuları, et suyunun maruz kaldığı ısı miktarının aşırı olduğunu ve "yaşam gücünü" yok ettiğini iddia etti.

Pasteur'un katkıları

Daha sonra, 1864'te Fransız biyolog ve kimyager Louis Pasteur, kendiliğinden neslin varsayımlarına bir son vermek için yola çıktı.

Bu amaca ulaşmak için, Pasteur, uzun ve uçlarında kıvrımlı oldukları için "deveboynu şişeleri" olarak bilinen cam kaplar üretti ve böylece mikroorganizmaların girişini engelledi.

Bu kaplarda Pasteur, steril kalan bir dizi et suyu kaynattı. Birinin boynu kırıldığında kısa sürede kontamine olmuş ve mikroorganizmalar çoğalmıştır.

Pasteur tarafından sağlanan kanıtlar reddedilemezdi ve 2500 yıldan fazla süren bir teoriyi altüst etmeyi başardı.

Panspermia

1900'lerin başında İsveçli kimyager Svante Arrhenius, hayatın uzaydan aşırı koşullara dayanıklı sporlar yoluyla geldiğini öne sürdüğü "Dünyalar Yaratılışı" adlı bir kitap yazdı.

Mantıksal olarak, panspermi teorisi, yaşamın kökeni için gerçekten bir açıklama sağlamamasının yanı sıra, pek çok tartışma ile çevriliydi.

Kemosentetik teori

Pasteur'ün deneylerini incelerken, kanıtlarının dolaylı sonuçlarından biri, mikroorganizmaların yalnızca diğerlerinden geliştiğidir, yani yaşam ancak yaşamdan gelebilir. Bu fenomen "biyogenez" olarak adlandırıldı.

Bu bakış açısına göre, Rus Alexander Oparin ve İngiliz John DS Haldane liderliğinde kimyasal evrim teorileri ortaya çıkacaktı.

Oparin - Haldane kemosentetik teorisi olarak da adlandırılan bu görüş, prebiyotik bir ortamda dünyanın oksijensiz bir atmosfere sahip olduğunu ve su buharı, metan, amonyak, karbondioksit ve hidrojen açısından yüksek bir atmosfere sahip olduğunu, bu yüzden yüksek oranda indirgeyici olduğunu ileri sürer.

Bu ortamda elektrik deşarjları, güneş radyasyonu ve radyoaktivite gibi farklı kuvvetler vardı. Bu kuvvetler, inorganik bileşikler üzerinde etkili oldu, daha büyük moleküllere yol açtı ve prebiyotik bileşikler olarak bilinen organik moleküller yarattı.

Miller ve Urey deneyi

1950'lerin ortalarında, araştırmacılar Stanley L. Miller ve Harold C. Urey, Oparin - Haldane teorisini izleyerek yeryüzündeki atmosferin varsayılan eski koşullarını simüle eden ustaca bir sistem yaratmayı başardılar.

Stanley ve Urey, bu "ilkel" koşullar altında, basit inorganik bileşiklerin, diğerleri arasında amino asitler, yağ asitleri, üre gibi yaşam için gerekli olan karmaşık organik moleküllere yol açabileceğini buldu.

Polimer oluşumu

Yukarıda bahsedilen deneyler, canlı sistemlerin parçası olan biyomoleküllerin ortaya çıktığı makul bir yol önermesine rağmen, polimerizasyon süreci ve artan karmaşıklık için herhangi bir açıklama önermiyorlar.

Bu soruyu açıklamaya çalışan birkaç model var. İlki, yüksek yüzey alanı ve silikatların karbon molekülleri için katalizör görevi görebildiği katı mineral yüzeyleri içerir.

Okyanusun derinliklerinde, hidrotermal menfezler, demir ve nikel gibi uygun bir katalizör kaynağıdır. Laboratuvar deneylerine göre, bu metaller polimerizasyon reaksiyonlarına katılır.

Son olarak, okyanus hendeklerinde, buharlaşma süreçleri nedeniyle monomer konsantrasyonunu destekleyebilen ve daha karmaşık moleküllerin oluşumunu destekleyen sıcak havuzlar vardır. "İlkel çorba" hipotezi bu varsayıma dayanmaktadır.

Miller ve Pasteur sonuçlarının mutabakatı

Önceki bölümlerde tartışılan fikir sırasını takiben, Pasteur'ün deneylerinin, hayatın inert malzemelerden ortaya çıkmadığını, Miller ve Urey'den gelen kanıtların bunun olduğunu, ancak moleküler düzeyde ortaya çıktığını bulduk.

Her iki sonucu da uzlaştırmak için, bugünkü dünya atmosferinin bileşiminin prebiyotik atmosferden tamamen farklı olduğu akılda tutulmalıdır.

Mevcut atmosferde bulunan oksijen, oluşum halindeki moleküllerin bir "yok edicisi" olarak işlev görür. Organik moleküllerin oluşumuna neden olduğu varsayılan enerji kaynaklarının, prebiyotik ortamın frekansı ve yoğunluğu ile artık mevcut olmadığı da dikkate alınmalıdır.

Yeryüzünde bulunan tüm yaşam biçimleri, proteinler, nükleik asitler ve lipitler adı verilen bir dizi yapısal blok ve büyük biyomoleküllerden oluşur. Onlarla mevcut yaşamın temelini "silahlandırabilirsiniz": hücreler.

Hücrede yaşam sürdürülür ve bu ilkeye dayanarak Pasteur, her canlının önceden var olan başka bir canlıdan gelmesi gerektiğini onaylamaya dayanır.

RNA dünyası

Abiyogenez sırasında otokatalizin rolü çok önemlidir, bu nedenle yaşamın kökeni hakkındaki en ünlü hipotezlerden biri, kendi kendini kopyalama kapasitesine sahip tek zincirli moleküllerden bir başlangıç ​​olduğunu varsayan RNA dünyasının hipotezidir.

Bu RNA kavramı, ilk biyokatalizörlerin bir protein yapısına sahip moleküller olmadığını, bunun yerine katalize etme kabiliyetine sahip RNA molekülleri - veya ona benzer bir polimer - olduğunu öne sürer.

Bu varsayım, RNA'nın, süreci yönlendiren tavlama kullanarak, peptitlerin, esterlerin ve glikosidik bağların oluşumunu teşvik etmenin yanı sıra kısa parçaları sentezleme özelliğine dayanmaktadır.

Bu teoriye göre, atalara ait RNA, metaller, pirimidinler ve amino asitler gibi bazı kofaktörlerle ilişkilendirilmiştir. Metabolizmanın ilerlemesi ve artan karmaşıklığı ile polipeptitleri sentezleme yeteneği ortaya çıkar.

Evrim sürecinde RNA'nın yerini kimyasal olarak daha kararlı bir molekül aldı: DNA.

Yaşamın kökeni ile ilgili güncel kavramlar

Şu anda yaşamın aşırı bir senaryodan kaynaklandığından şüpheleniliyor: sıcaklıkların 250 ° C'ye ulaşabildiği ve atmosfer basıncının 300 atmosferi aştığı volkanik menfezlerin yakınındaki okyanus bölgeleri.

Bu şüphe, bu düşman bölgelerde bulunan yaşam formlarının çeşitliliğinden kaynaklanmaktadır ve bu ilke "sıcak dünya teorisi" olarak bilinir.

Bu ortamlar arkaebakteryanın tarafından kolonize organizmalar muhtemelen, (düşük oksijen konsantrasyonlarında ve yüksek CO içeren prebiyotik koşullara çok benzer, büyüme, gelişme ve aşırı ortamlarda üretme yeteneğine sahip olan ₂ seviyeleri ).

Bu ortamların ısıl kararlılığı, ani değişikliklere karşı sağladıkları koruma ve sürekli gaz akışı, deniz tabanını ve volkanik delikleri yaşamın kökeni için uygun ortamlar haline getiren olumlu özelliklerden bazılarıdır.

Biyogenez ve abiyogenez terimleri

1974'te ünlü araştırmacı Carl Sagan, biyogenez ve abiyogenez terimlerinin kullanımını açıklayan bir makale yayınladı. Sagan'a göre, her iki terim de ilk canlı formlarının kökeninin açıklamalarına ilişkin makalelerde hatalı olarak kullanılmıştır.

Bu hatalar arasında biyogenez terimini kendi zıtlığı olarak kullanmak var. Yani, biyogenez, diğer canlı türlerinden başlayarak yaşamın kökenini tanımlamak için kullanılırken, abiogenez, yaşamın cansız maddeden kökenini ifade eder.

Bu anlamda, çağdaş bir biyokimyasal yolun biyojenik olduğu ve prebiyolojik bir metabolik yolun abiyojenik olduğu düşünülmektedir. Bu nedenle, her iki terimin kullanımına özel dikkat gösterilmesi gerekmektedir.

Referanslar

1. Bergman, J. (2000). Abiyogenez neden imkansızdır. Creation Research Society Üç Aylık, 36 (4).
2. Pross, A. ve Pascal, R. (2013). Yaşamın kökeni: ne biliyoruz, ne bilebiliriz ve neyi asla bilemeyeceğiz. Açık Biyoloji, 3 (3), 120190.
3. Sadava, D. ve Purves, WH (2009). Yaşam: biyoloji bilimi. Panamerican Medical Ed.
4. Sağan, C. (1974). 'Biyogenez' ve 'abiogenez' terimleri üzerine. Yaşamın Kökenleri ve Biyosferlerin Evrimi, 5 (3), 529–529.
5. Schmidt, M. (2010). Xenobiology: nihai biyogüvenlik aracı olarak yeni bir yaşam biçimi. Biyolojik denemeler, 32 (4), 322–331.
6. Serafino, L. (2016). Teorik bir meydan okuma olarak abiyogenez: Bazı düşünceler. Teorik biyoloji dergisi, 402, 18–20.