HIDROTERMAL HIPOTEZ: NEDIR, ARKA PLAN VE ELEŞTIRI - BIYOLOJI - 2025

Hidrotermal hipotez amaçları yaşamın ilk biçimleri ana ayar olarak okyanusların derinliklerinde bulunan kaplıcalar öneren, Dünya gezegeninde kökenli olduğu ilkel koşullar açıklamak.

350 ° C'ye ulaşan sıcaklıklarda, çift kabuklular, solucanlar, kabuklular, poriferler ve bazı ekinodermler (denizyıldızı ve akrabaları) gibi bu koşulların bir dizi tipik faunasının yaşadığı bir dizi termal su kaynağı tespit edilmiştir.

Bu kanıt, derin okyanus ortamlarının muhtemelen yaşamın kökeni için uygun olduğunu ve ilk yaşam biçimlerinin kemoototrofik mikroorganizmalar olduğunu göstermektedir.

Ek olarak, kaynar su, enerjilerini bu tür ortamlarda bol miktarda bulunan kükürt maddelerinden çıkaran bir dizi kemosentetik bakteriye ev sahipliği yapar.

Kemosentetik bakteriler, tipik ekosistemlerdeki bitkilerin rolüne benzer şekilde, besin zincirinin temeli olan ekosistemlerde üretici işlevlere sahiptir.

Hidrotermal hipotezle ilgili fikirler, araştırmacı Corliss'in Galapagos Adaları'nda bulunan hidrotermal sistemlerde doğrudan gözlemler yaptığı 1977'nin başlarında ortaya çıkmaya başladı.

Arka plan ve alternatif teoriler

Birkaç on yıl boyunca araştırmacılar, yaşamın kökenini ve içinde gelişmesi gereken elverişli ortamı açıklamaya çalışan düzinelerce teori önerdiler. Hayatın nasıl ortaya çıktığı en eski ve en tartışmalı bilimsel sorulardan biri olmuştur.

Bazı yazarlar metabolizmanın birincil kökenini desteklerken, muhalifleri genetik kökenini desteklemektedir.

Panspermia

1900'lerin ortalarında ünlü bilim adamı Arrhenius, panspermi teorisini veya kozmolojik teoriyi önerdi. Bu fikir, yaşamın daha önce var olduğu bir gezegenden mekansal mikroorganizmaların gelişi sayesinde yaşamın kökenini gündeme getiriyor.

Mantıksal olarak kozmolojik teori, söz konusu varsayımsal gezegende dünya dışı yaşamın nasıl ortaya çıktığını açıklamadığı için sorunu çözen fikirler sağlamaz.

Dahası, prebiyotik ortamları kolonileştiren mikroskobik varlıkların Dünya gezegenine ulaşana kadar uzay koşullarında hayatta kalmaları pek olası değildir.

Abiyotik modeller

Abiyotik modeller, yaşamın organik moleküller ve erken yaşam formları arasında geçiş formları olarak "mikroyapılar" dan ayrı olarak ortaya çıktığını öne sürer. Bu teorinin ana savunucuları arasında Oparín, Sydney W. Fox ve Alfonso F. Herrera bulunmaktadır.

Oparin ve Haldane'ye göre koaservatlar, çevreleriyle etkileşime izin veren bir plazma zarı ile sınırlandırılan, yaşamın öncüleridir. Yazarlara göre, genetik bilgiyi ileten moleküllerden önce ortaya çıktılar: DNA veya RNA.

Stanley Miller ve Harold Urey ise "yaşamın ilkel atmosferini" taklit eden ustaca bir sistem kurmayı başardılar. Varsayımsal atmosferde mevcut olandan çok farklı olan bileşenler, ısı ve voltaj uygulandığında yaşam için gerekli olan organik molekülleri (amino asitler gibi) sentezleyebildiler.

Fox, amino asitleri bir ısı kaynağına maruz bırakarak, bakterilere benzer boyutta mikroküreler elde etmeyi başardı.

Aynı şekilde, diğer araştırmacılar da organik moleküllerin sentezini hammadde olarak inorganik molekülleri kullanarak gerçekleştirdiler ve böylece yaşamın kökenini abiyotik bir çevreden açıkladılar.

RNA dünyası

Yaşamın kökeninin bir başka konumu, ana olay olarak genetik bilgi içeren moleküllerin ortaya çıktığını varsayar. Çeşitli yazarlar, yaşamın kökenini RNA'dan savunuyor ve bu molekülün aynı zamanda bir şablon ve bir katalizör görevi gördüğünü savunuyorlar.

En büyük kanıt ribozomların, reaksiyonları katalize edebilen ve aynı zamanda nükleotid dizilimlerinde bilgi depolayabilen RNA moleküllerinin varlığıdır.

Ne içeriyor?

Hidrotermal hipotez, bu aşırı su ortamlarını, Dünya'daki canlı organizmaların kökenine yol açan organik bileşiklerin sentezi için uygun yer olarak önermektedir.

Bu teorinin yazarları, Archean fosillerine, modern su altı hidrotermal havalandırma sistemlerine ve teorik ve deneysel gözlemlere dayanmaktadır.

Hidrotermal sistemler, katalitik reaksiyonlar için ideal yüzeyler olan yüksek enerji akışları, oldukça indirgen bir ortam ve bol miktarda mineral killer ile karakterize edilir. Ayrıca yüksek konsantrasyonlarda CH ₄ , NH ₃ , H ₂ ve farklı metallere sahiptir.

Hipotez, yapılandırılmış bir metabolizmaya ve canlı organizmalara ulaşana kadar CH ₄ , NH ₃ , H _2'nin amino asitlere, bunların proteinlere ve daha sonra daha karmaşık polimerlere sıralı dönüşümünden oluşur .

Prekambriyen kayalarındaki fosiller incelendiğinde, deniz altı hidrotermal topluluklarında yaklaşık 3.5 ila 3.8 milyar yıl öncesine ait hücre benzeri yapılar bulundu.

Önceki hipotezlerin aksine, hidrotermal hipotez ısıyı bir enerji kaynağı olarak önermektedir ve "birincil et suyu" modeli olarak UV ışınları ve elektrik deşarjları değil. Ayrıca, bu model sıcaklık, pH ve kimyasal konsantrasyon açısından çevresel gradyanların varlığını önermektedir.

Teorinin eleştirileri

Hidrotermal hipotezin birkaç geçerli argümanı olmasına rağmen, evrensel olarak kabul edilmemiştir. Bir kaplıcada yaşamın kökenine yönelik eleştirilerden biri, Prebiyotik Çağ'ın jeolojik modellerine ilişkin uyumsuzluk ve bilgi eksikliğidir.

Benzer şekilde, yaşamın gelişmesi için gerekli moleküller - nükleik asitler, proteinler ve zarlar gibi - hidrotermal ortamların yüksek sıcaklıkları nedeniyle anında yıkımla karşı karşıya kalacaklardı.

Bununla birlikte, bugün aşırı ortamlarda yaşayan termofilik organizmalara benzer şekilde, ilk yaşam formlarının da termostabil olması muhtemeldir.

Öte yandan, bileşenlerin konsantrasyonu ile ilgili başka bir sorun ortaya çıkar. Biyomoleküllerin oldukça seyreltildiği ve dağıldığı prebiyotik okyanusların genişliğinde yaşamın gelişmesi pek olası değildir.

Bir çevrenin yaşamın kökenine uygun olması için, moleküller arasındaki etkileşimleri teşvik etmesi, böylece daha karmaşık varlıklar oluşturmaları gerekir; derin okyanusta olacağı gibi onları sulandırmayın.

Hidrotermal teorinin savunucuları, yaşamın kraterler gibi yeni oluşan moleküllerin seyrelmesini engelleyen sınırlı alanlarda ortaya çıkmış olabileceğini öne sürüyorlar.

Referanslar

1. Chatterjee, S. (2016). Hidrotermal çarpma kraterinde yaşamın kökenine simbiyotik bir bakış - göller. Fiziksel Kimya Kimyasal Fizik, 18 (30), 20033–20046.
2. Corliss, JB, Baross, JA ve Hoffman, SE (1981). Denizaltı kaplıcaları ile yeryüzündeki yaşamın kökeni arasındaki ilişkilere ilişkin bir hipotez. Oceanologica Acta, Özel sayı.
3. Holm, NG (1992). Hidrotermal sistemler neden yaşamın kökeni için makul ortamlar olarak öneriliyor? Deniz Hidrotermal Sistemlerinde ve Yaşamın Kökeni'nde (s. 5–14). Springer, Dordrecht.
4. Jheeta, S. (2017). Yaşamın Doğuşunun Manzarası. Hayat, 7 (2), 27.
5. Lanier, KA ve Williams, LD (2017). Yaşamın Kökeni: Modeller ve Veriler. Journal of Molecular Evolution, 84 (2), 85–92.