TEORIA SINTEZEI ABIOTICE: CARACTERISTICI PRINCIPALE - BIOLOGIE - 2025

Sinteza Teoria Abiotică este un postulat care propune ca originea vieții din compuși nevii (abiotic = nebiologice). Ea sugerează că viața a apărut treptat din sinteza moleculelor organice. Printre aceste molecule organice ies în evidență aminoacizii, care sunt precursorii structurilor mai complexe care dau naștere celulelor vii.

Cercetătorii care au propus această teorie au fost omul de știință rus Alexander Oparin și biochimistul britanic John Haldane. Fiecare dintre acești oameni de știință, cercetând de unul singur, a ajuns la aceeași ipoteză: că originea vieții pe Pământ provenea din compuși organici și minerali (materie nevii) care au existat anterior în atmosfera primitivă.

John Haldane, unul dintre promotorii Teoriei sintezei abiotice

În ce constă?

Teoria sintezei abiotice stabilește că originea vieții pe Pământ se datora amestecului dintre compușii anorganici și organici care erau în atmosferă la acea vreme, care era încărcat cu hidrogen, metan, vapori de apă, dioxid de carbon și amoniac.

Teoria lui Oparin și Haldane

Oparin și Haldane au crezut că Pământul timpuriu are o atmosferă reducătoare; adică o atmosferă cu puțin oxigen în care moleculele prezente tind să-și doneze electronii.

Ulterior, atmosfera se va schimba treptat dând naștere la molecule simple, cum ar fi hidrogen molecular (H2), metan (CH4), dioxid de carbon (CO2), amoniac (NH3) și vapori de apă (H2O). În aceste condiții, ei au sugerat că:

- Moleculele simple ar fi putut reacționa, folosind energia de la razele Soarelui, descărcări electrice din furtuni, căldura nucleului Pământului, printre alte tipuri de energie care au afectat în cele din urmă reacțiile fizico-chimice.

- Aceasta a promovat formarea coacervatelor (sisteme de molecule din care a apărut viața, potrivit Oparin) care pluteau în oceane.

- În acest „bulion primitiv”, condițiile ar fi adecvate, astfel încât blocurile de construcție ar fi putut fi combinate în reacții ulterioare.

- Din aceste reacții s-au format molecule (polimeri) mai mari și mai complexe, cum ar fi proteinele și acizii nucleici, favorizați probabil de prezența apei din bazinele din apropierea oceanului.

- Acești polimeri ar fi putut fi asamblați în unități sau structuri capabile să fie menținute și reproduse. Oparin a crezut că ar fi putut fi „colonii” de proteine ​​grupate pentru a realiza metabolismul, iar Haldane a sugerat ca macromoleculele să fie închise în membrane pentru a forma structuri asemănătoare celulelor.

Considerații asupra teoriei

Detaliile acestui model probabil nu sunt tocmai corecte. De exemplu, geologii cred acum că atmosfera timpurie nu a scăzut și nu este clar dacă iazurile de la marginea oceanului sunt un sit probabil pentru prima apariție a vieții.

Cu toate acestea, ideea de bază „o formare treptată și spontană a grupurilor de molecule simple, apoi formarea unor structuri mai complexe și, în final, dobândirea capacității de auto-replicare” rămâne în centrul majorității ipotezelor originilor viața reală.

Experimente care susțin teoria sintezei abiotice

Miller și Urey experimentează

În 1953, Stanley Miller și Harold Urey au făcut un experiment pentru a testa ideile lui Oparin și Haldane. Ei au descoperit că moleculele organice ar putea fi produse spontan în condiții de reducere similare cu cele ale Pământului timpuriu descrise anterior.

Miller și Urey au construit un sistem închis care conținea o cantitate de apă încălzită și un amestec de gaze despre care se credea că este abundent în atmosfera timpurie a Pământului: metan (CH4), dioxid de carbon (CO2) și amoniac (NH3).

Pentru a simula fulgerele care ar fi putut furniza energia necesară reacțiilor chimice care au dus la apariția polimerilor mai complexi, Miller și Urey au trimis descărcări electrice printr-un electrod în sistemul lor experimental.

Miller și Urey experimentează

După efectuarea experimentului timp de o săptămână, Miller și Urey au descoperit că s-au format diferite tipuri de aminoacizi, zaharuri, lipide și alte molecule organice.

Lipseau molecule mari, complexe - cum ar fi ADN-ul și proteinele. Cu toate acestea, experimentul Miller-Urey a arătat că cel puțin o parte din blocurile de construcție ale acestor molecule s-ar putea forma spontan din compuși simpli.

Experimentul lui Juan Oró

Continuând căutarea originilor vieții, omul de știință spaniol Juan Oró și-a folosit cunoștințele biochimice pentru a realiza sintetizarea, în condiții de laborator, a altor molecule organice importante pentru viață.

Oró a replicat condițiile experimentului Miller și Urey, care produce derivați de cianuri în cantități mari.

Folosind acest produs (acid hidrocianic), plus amoniac și apă, acest cercetător a fost capabil să sintetizeze molecule de adenină, una dintre cele 4 baze azotate ale ADN-ului și una dintre componentele ATP, o moleculă fundamentală care să ofere energie majorității ființelor vii. .

Când această descoperire a fost publicată în 1963, a avut nu numai un impact științific, ci și un popular, deoarece a demonstrat posibilitatea apariției spontane a nucleotidelor pe Pământul timpuriu, fără nicio influență externă.

De asemenea, el a reușit să sintetizeze, recreând în laborator un mediu similar cu cel care a existat pe Pământul primitiv, alți compuși organici, în principal lipide care fac parte din membranele celulare, unele proteine ​​și enzime active importante în metabolism.

Experimentul Sydney Fox

În 1972, Sydney Fox și colaboratorii săi au efectuat un experiment care le-a permis să genereze structuri cu proprietăți de membrană și osmotică; adică similar cu celulele vii, pe care le-au numit microsferule proteinoide.

Folosind un amestec uscat de aminoacizi, au procedat la încălzirea acestora la temperaturi moderate; astfel au obținut formarea de polimeri. Acești polimeri, dizolvați în soluție salină, au format picături mici de mărimea unei celule bacteriene capabile să efectueze anumite reacții chimice.

Aceste microsfere au un plic dublu permeabil, similar cu membranele celulare actuale, ceea ce le-a permis să se hidrateze și să se deshidrateze în funcție de schimbările din mediul în care se aflau.

Toate aceste observații obținute în urma studiului microsferelor, au arătat o idee despre tipul de procese care ar fi putut genera primele celule.

Experimentul lui Alfonso Herrera

Alți cercetători au efectuat propriile experimente pentru a încerca să reproducă structurile moleculare care au dat naștere primelor celule. Alfonso Herrera, un om de știință mexican, a reușit să genereze artificial structuri pe care le-a numit sulfobios și colpoide.

Herrera a folosit amestecuri de substanțe precum sulfocianura de amoniu, tiosanatul de amoniu și formaldehida, cu care a fost capabil să sintetizeze mici structuri cu o greutate moleculară mare. Aceste structuri bogate în sulf au fost organizate într-un mod similar celulelor vii, motiv pentru care le-a numit sulfobie.

În mod similar, a amestecat uleiul de măsline și benzina cu cantități mici de hidroxid de sodiu pentru a genera alte tipuri de microstructuri care au fost organizate într-un mod similar cu protozoarele; el a numit aceste colaboratoare microsfere.

Referințe

1. Carranza, G. (2007). Biologie I. Prag editorial, Mexic.
2. Flores, R., Herrera, L. și Hernández, V. (2004). Biologie 1 (prima ediție). Editorial Progreso.
3. Fox, SW (1957). Problema chimică a generarii spontane. Journal of Chemical Education, 34 (10), 472-479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958). Copolimerizarea termică a aminoacizilor la un produs asemănător proteinei. Știință, 128, 1214.
5. Gama, A. (2004). Biologie: biogeneză și microorganisme (ediția a II-a). Pearson Education.
6. Gama, A. (2007). Biologie I: o abordare constructivistă (ediția a 3-a). Pearson Education.
7. Gordon-Smith, C. (2003). Ipoteza Oparin-Haldane. În originea vieții: repere ale secolului al XX-lea. Recuperat din: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). O nouă teorie a originii și naturii vieții. Știință, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I., & Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera și începuturile evoluției și studiilor în originea vieții în Mexic. Journal of Molecular Evolution, 83 (5-6), 193–203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey și nu numai: Ce ai învățat despre reacțiile de sinteză organică prebiotică din ultimii 60 de ani ?. Revizuirea anuală a științelor Pământului și Planetarei, 41, 207-229.
11. Miller, S. (1953) O producție de aminoacizi în posibile condiții primitive ale Pământului. Știință 117: 528–529
12. Miller, SL (1955). Producția unor compuși organici în condiții posibile de pământ primitive. Journal of the American Chemical Society.
13. Miller, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976). Originea compușilor organici pe pământul primitiv și în meteorit. Journal of Molecular Evolution, 9 (1), 59–72.
14. Oñate, L. (2010). Biologie 1, Volumul 1. Cengage Editors Learning.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, Callahan, parlamentar, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A., & Bada, JL (2011). Sinteza prebiotică a metioninei și a altor compuși organici care conțin sulf pe Pământul Primitiv: o reevaluare contemporană bazată pe un experiment inedit din 1958, Stanley Miller. Origines of Life and Evolution of Biospheres, 41 (3), 201-212.