- תיאוריה כימוסינתטית: איך התפתחו החיים על פני האדמה?
- תרכובות אורגניות ראשונות
- פרוביוטיונים
- תרומתם של מילר ואורי
- מגבלות לבדיקה
- ערכות נושא
- הפניות
התיאוריה chemosynthetic , הידוע גם בשם התיאוריה biosynthetic או התיאוריה physicochemical של מוצא החיים, מבוססת על ההשערה כי החיים על פני כדור הארץ שלנו שמקורה קיבוץ (סינתזה) של מולקולות פרימיטיביים מאוד על המקור של זמן. וזה נעשה מורכב יותר עד שנוצרו התאים הראשונים.
תיאוריה זו פותחה כמעט באותה העת בין 1924 ל -1928, אך בנפרד על ידי המדענים אלכסנדר I. Oparin (ביוכימאי רוסי) וג'ון BS Haldane (ביולוג אנגלי), אשר אישרה את תיאוריית המפץ הגדול והתהפכת התיאוריה של דור ספונטני, אמונה רווחת מאז ימי קדם.
בין התרומות לעבודתם של שני מדענים אלה, בולטת השתתפותו של הרוקח המקסיקני אלפונסו לואיס הררה, שביצע מחקרים על מקורם והתפתחותם של החיים על פני האדמה ונחשב ליוצר הפלסמוגניה, מדע אשר חוקר את מקור הפרוטופלזמה, כלומר את מקור החיים.
מחקריו פורסמו בחו"ל ושימשו בסיס לאופרין והאלדיין לפתח את התיאוריה שלהם, שהוזנה גם היא על ידי מחקרים גיאולוגיים, פליאונטולוגיים וביוכימיים.
נכון לעכשיו, התיאוריה הכימוסינתטית היא המקובלת ביותר על ידי המדענים. בתוכם מוסברים מקור החיים מההתפתחות הכימית והתופעות הגופניות של החומר.
תיאוריה כימוסינתטית: איך התפתחו החיים על פני האדמה?
על פי תיאוריית המפץ הגדול, כדור הארץ קם לפני כחמישה מיליארד שנים מענן גז מימן. במקביל, מקור השמש ושאר כוכבי הלכת של מערכת השמש.
בתחילה, הטמפרטורה של כדור הארץ הייתה גבוהה ביותר, אך לאט לאט היא התקררה והאוקיינוסים הפרימיטיביים החלו להיווצר.
אז, האווירה הייתה שונה מאוד מהיום. אדי מים, מתאן, אמוניה, פחמן דו חמצני ומימן נשלטו.
שלא כמו שקורה בימינו, באותו שלב ראשוני לא הייתה שכבת אוזון, ולכן כל מיני קרינות הגיעו לפני האדמה, כולל קרני אולטרה סגול ואינפרא אדום.
כמו כן, הייתה אנרגיה רבה שהופקה כתוצאה מהתפרצויות וולקניות בלתי פוסקות, ברקים וברקים.
תרכובות אורגניות ראשונות
בתרחיש זה יתכן מאוד כי התרכובות האורגניות הראשונות באוקיינוסים הפרימיטיביים הללו, ביניהם פחמימות, ליפידים וכמה חומצות אמינו, נוצרו והושמדו שוב ושוב עד שלבסוף, מצאו יציבות מסוימת להתפתח.
במהלך מיליוני שנים החומרים הללו שילבו כימית זה עם זה, ויצרו חומרים מורכבים יותר ויותר שתוחמים על ידי קרום.
פרוביוטיונים
אופרן כינה את החומרים האלה פרוביוטיונים. קיומם נמשך מיליוני שנים ועם חלוף הזמן הם רכשו מאפיינים של יצורים חיים, כשהם מבצעים פונקציות כמו תזונה והפרשה. הם גם החלו להתרבות, מה שרומז על הופעתן של חומצות גרעין שנשאו את המידע הגנטי.
מבחינה אבולוציונית, protobionts קדמו לתאים הפשוטים והישירים הראשונים שהופיעו אלפי שנים אחר כך. הוא האמין כי הדברים החיים הראשונים שהופיעו על פני האדמה היו דומים מאוד לחיידקים.
יצורים ראשוניים פשוטים מאוד אלה התפתחו והפכו מורכבים יותר עד שהפכו לאורגניזמים רב-תאיים.
תרומתם של מילר ואורי
בשנת 1953 ניסו הכימאים האמריקאים סטנלי ל. מילר והרולד קלייטון אורי לשחזר במעבדה את התנאים שהציעו אופרין והאלדאן בתיאוריה שלהם. מילר ואורי יצרו מכשיר בו הם משחזרים את תנאי האדמה הפרימיטיבית שהציבה התיאוריה הכימוסינתטית.
המנגנון כלל כמה מכולות המחוברות זו לזו. על מנת לשחזר את התנאים של האטמוספרה הקדומה של כדור הארץ, הציבו מדענים אלה שתי אלקטרודות, מים, מתאן, אמוניה ומימן, במכולות.
באמצעות האלקטרודות, הם ייצרו פריקות חשמל שקיבלו ניצוצות דומים לאלה שנוצרו בגלל הברק.
המים המדמים את האוקיינוסים הפרימיטיביים הובאו לנקודת הרתיחה. לתוכו הוכנסו המון מולקולות אי-אורגניות שמהן היה צריך ליצור יצורים חיים פשוטים ופשוטים.
הניסוי נמשך מספר שבועות שבסופו הבחינו המדענים כי חומרים מסוימים הצטברו במים ועל דפנות המכולות.
בעת ניתוחם, מילר ואורי הבינו שמדובר בכמה תרכובות אורגניות, כולל ארבע חומצות אמינו שונות, המעורבות ביצירת חלבונים.
בעזרת הניסוי שלהם, מדענים אמריקאים הצליחו לאמת שתרכובות אורגניות נוצרו מתרכובות אורגניות.
באופן זה הם פתחו את הדרך להפגין כי התפתחות פרה-ביולוגית, כפי שהציעו אופרין והאלדאן, אפשרית.
מאז, נערכו ניסויים דומים לאלה של מילר ואורי, אך משתנים את כמויות וסוגי הגזים. כמו כן, בחלק מהניסויים נעשה שימוש במקורות אנרגיה שונים כמו קרני אינפרא אדום ואולטרה סגול.
מרבית הניסויים הללו השיגו מגוון רב של תרכובות אורגניות המהוות חלק מיצורים חיים.
באופן זה הוכחה חלקית התיאוריה הכימוסינתטית.
מגבלות לבדיקה
הניסויים שנערכו בכדי לאמת את התיאוריה הכימוסינתטית הצליחו להמחיש כי ניתן לממש שמוצא החיים היה ממש כפי שניסחו זאת אופרין והאלדאן. עם זאת, לא ניתן להתעלם מהעובדה שזה קרה במשך מיליארדי שנים.
בשל פרק זמן ארוך זה, שהקיף את תהליך הופעת החיים על פני האדמה, אי אפשר לשחזרם במלואם ובאמינותם בתוך המעבדות.
מכשול הזמן העמיד את המדענים בפני תרחיש קשה, מכיוון שלעולם לא ניתן יהיה לדעת בדיוק כיצד נוצרו האורגניזמים הראשונים שאכלסו את כדור הארץ.
למרות החיסרון הזה, התיאוריה הכימוסינתטית אפשרה לצייר תמונה די קרובה למה שהיה אולי בראשית החיים על כדור הארץ.
ערכות נושא
תיאוריות על מקור החיים.
הבריאה.
פנספרמיה.
תיאוריית אופרין-האלדאן
תיאוריה של דור ספונטני.
הפניות
- פאולה אנדראה ג'יראלדו. תיאוריה כימוסינתטית על מקור החיים. התאושש מ- es.calameo.com.
- תיאוריה פיזיוכימית על מקור החיים. התאושש מהאקדמיה.דו.