ทฤษฎีการสังเคราะห์ ABIOTIC ลักษณะสำคัญ - ชีววิทยา - 2025

The Abiotic Synthesis Theoryเป็นสมมุติฐานที่เสนอว่าสิ่งมีชีวิตเกิดจากสารประกอบที่ไม่มีชีวิต (abiotic = non-living) แสดงให้เห็นว่าชีวิตค่อยๆเกิดขึ้นจากการสังเคราะห์โมเลกุลของสารอินทรีย์ ในบรรดาโมเลกุลอินทรีย์เหล่านี้กรดอะมิโนโดดเด่นซึ่งเป็นสารตั้งต้นของโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่าที่ก่อให้เกิดเซลล์ที่มีชีวิต

นักวิจัยที่เสนอทฤษฎีนี้คือ Alexander Oparin นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและ John Haldane นักชีวเคมีชาวอังกฤษ นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนที่ตรวจสอบด้วยตัวเองมาถึงสมมติฐานเดียวกันว่าต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกมาจากสารประกอบอินทรีย์และแร่ธาตุ (สิ่งไม่มีชีวิต) ซึ่งก่อนหน้านี้มีอยู่ในบรรยากาศดั้งเดิม

John Haldane หนึ่งในผู้สนับสนุนทฤษฎีการสังเคราะห์ Abiotic

ประกอบด้วยอะไรบ้าง?

ทฤษฎีการสังเคราะห์ Abiotic ระบุว่าต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกเกิดจากส่วนผสมระหว่างสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์ที่อยู่ในชั้นบรรยากาศในเวลานั้นซึ่งเต็มไปด้วยไฮโดรเจนมีเทนไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์และแอมโมเนีย

ทฤษฎี Oparin และ Haldane

Oparin และ Haldane คิดว่าโลกยุคแรกมีชั้นบรรยากาศลดลง นั่นคือบรรยากาศที่มีออกซิเจนเพียงเล็กน้อยซึ่งโมเลกุลที่มีอยู่มักจะบริจาคอิเล็กตรอน

ต่อจากนั้นบรรยากาศจะค่อยๆเปลี่ยนไปทำให้เกิดโมเลกุลง่ายๆเช่นโมเลกุลไฮโดรเจน (H2) มีเทน (CH4) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แอมโมเนีย (NH3) และไอน้ำ (H2O) ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้พวกเขาแนะนำว่า:

- โมเลกุลที่เรียบง่ายสามารถทำปฏิกิริยาได้โดยใช้พลังงานจากรังสีดวงอาทิตย์การปลดปล่อยไฟฟ้าจากพายุความร้อนของแกนโลกรวมถึงพลังงานประเภทอื่น ๆ ที่ส่งผลต่อปฏิกิริยาเคมีฟิสิกส์ในที่สุด

- สิ่งนี้ส่งเสริมการก่อตัวของ coacervates (ระบบของโมเลกุลที่สิ่งมีชีวิตกำเนิดขึ้นตาม Oparin) ที่ลอยอยู่ในมหาสมุทร

- ใน "น้ำซุปดึกดำบรรพ์" นี้เงื่อนไขจะเพียงพอเพื่อให้สามารถรวมบล็อคส่วนประกอบในปฏิกิริยาต่อไปได้

- โมเลกุลที่ใหญ่และซับซ้อนกว่า (พอลิเมอร์) เช่นโปรตีนและกรดนิวคลีอิกเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเหล่านี้ซึ่งอาจได้รับความนิยมจากการที่มีน้ำอยู่ในแอ่งน้ำใกล้มหาสมุทร

- พอลิเมอร์เหล่านี้สามารถประกอบเป็นหน่วยหรือโครงสร้างที่สามารถบำรุงรักษาและจำลองแบบได้ Oparin คิดว่าพวกมันน่าจะเป็น "อาณานิคม" ของโปรตีนที่รวมกลุ่มกันเพื่อดำเนินการเผาผลาญอาหารและ Haldane แนะนำว่าโมเลกุลขนาดใหญ่จะถูกห่อหุ้มไว้ในเมมเบรนเพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายเซลล์

ข้อพิจารณาเกี่ยวกับทฤษฎี

รายละเอียดเกี่ยวกับรุ่นนี้อาจจะไม่ถูกต้องนัก ตัวอย่างเช่นตอนนี้นักธรณีวิทยาเชื่อว่าชั้นบรรยากาศในยุคแรกไม่ได้หดตัวลงและไม่ชัดเจนว่าสระน้ำที่ขอบมหาสมุทรเป็นสถานที่ที่น่าจะเกิดขึ้นครั้งแรกของสิ่งมีชีวิตหรือไม่

อย่างไรก็ตามแนวคิดพื้นฐาน“ การก่อตัวของกลุ่มโมเลกุลอย่างง่ายทีละน้อยและเกิดขึ้นเองจากนั้นการก่อตัวของโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นและในที่สุดการได้มาซึ่งความสามารถในการจำลองตัวเอง” ยังคงเป็นหัวใจหลักของสมมติฐานส่วนใหญ่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของ ชีวิตจริง.

การทดลองที่สนับสนุนทฤษฎีการสังเคราะห์เชิง abiotic

การทดลองของมิลเลอร์และอูเรย์

ในปี 1953 Stanley Miller และ Harold Urey ได้ทำการทดลองเพื่อทดสอบแนวคิดของ Oparin และ Haldane พวกเขาพบว่าโมเลกุลอินทรีย์สามารถผลิตได้เองภายใต้สภาวะที่มีการรีดิวซ์คล้ายกับของโลกยุคแรกที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

มิลเลอร์และอูเรย์สร้างระบบปิดที่มีปริมาณน้ำอุ่นและส่วนผสมของก๊าซที่คิดว่ามีมากในชั้นบรรยากาศของโลกยุคแรก ได้แก่ มีเทน (CH4) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และแอมโมเนีย (NH3)

เพื่อจำลองสลักเกลียวที่สามารถให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีที่ส่งผลให้โพลีเมอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้นเกิดขึ้นมิลเลอร์และอูเรย์ได้ส่งการปลดปล่อยไฟฟ้าผ่านอิเล็กโทรดในระบบทดลองของพวกเขา

การทดลองของมิลเลอร์และอูเรย์

หลังจากดำเนินการทดลองเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์มิลเลอร์และอูเรย์ได้ค้นพบว่ามีการสร้างกรดอะมิโนน้ำตาลไขมันและโมเลกุลอินทรีย์อื่น ๆ หลายชนิด

โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ซับซ้อนเช่นดีเอ็นเอและโปรตีนขาดหายไป อย่างไรก็ตามการทดลองของมิลเลอร์ - อูเรย์แสดงให้เห็นว่าอย่างน้อยโครงสร้างพื้นฐานของโมเลกุลเหล่านี้สามารถก่อตัวขึ้นเองจากสารประกอบง่ายๆ

การทดลองของ Juan Oró

ต่อด้วยการค้นหาต้นกำเนิดของชีวิตฮวนโอโรนักวิทยาศาสตร์ชาวสเปนได้ใช้ความรู้ทางชีวเคมีของเขาเพื่อให้เกิดการสังเคราะห์ภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการของโมเลกุลอินทรีย์อื่น ๆ ที่มีความสำคัญต่อชีวิต

Oróจำลองเงื่อนไขของการทดลองมิลเลอร์และอูเรย์ซึ่งผลิตอนุพันธ์ไซยาไนด์ในปริมาณมาก

การใช้ผลิตภัณฑ์นี้ (กรดไฮโดรไซยานิก) รวมทั้งแอมโมเนียและน้ำนักวิจัยคนนี้สามารถสังเคราะห์โมเลกุลของอะดีนีนซึ่งเป็นหนึ่งในฐานไนโตรเจน 4 ฐานของดีเอ็นเอและเป็นหนึ่งในส่วนประกอบของ ATP ซึ่งเป็นโมเลกุลพื้นฐานเพื่อให้พลังงานแก่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ .

เมื่อการค้นพบนี้ได้รับการตีพิมพ์ในปี 2506 ไม่เพียง แต่เป็นผลกระทบทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเป็นผลกระทบที่ได้รับความนิยมอีกด้วยเนื่องจากมันแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการปรากฏตัวของนิวคลีโอไทด์ที่เกิดขึ้นเองบนโลกยุคแรกโดยไม่มีอิทธิพลจากภายนอก

นอกจากนี้เขายังสามารถสังเคราะห์สร้างขึ้นใหม่ในห้องปฏิบัติการในสภาพแวดล้อมที่คล้ายกับที่มีอยู่บนโลกดึกดำบรรพ์สารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไขมันที่เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์โปรตีนและเอนไซม์ที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีความสำคัญในการเผาผลาญ

การทดลองของสุนัขจิ้งจอกซิดนีย์

ในปีพ. ศ. 2515 ซิดนีย์ฟ็อกซ์และผู้ทำงานร่วมกันได้ทำการทดลองที่อนุญาตให้พวกเขาสร้างโครงสร้างที่มีคุณสมบัติของเมมเบรนและออสโมติก นั่นคือคล้ายกับเซลล์ที่มีชีวิตซึ่งเรียกว่าโปรตินอยด์ไมโครสเฟรูล

ใช้กรดอะมิโนแห้งผสมกันแล้วนำไปให้ความร้อนที่อุณหภูมิปานกลาง ดังนั้นพวกเขาจึงได้เกิดโพลีเมอร์ พอลิเมอร์เหล่านี้เมื่อละลายในน้ำเกลือจะเกิดหยดเล็ก ๆ ขนาดเท่าเซลล์แบคทีเรียที่สามารถทำปฏิกิริยาเคมีบางอย่างได้

microspherules เหล่านี้มีซองจดหมายสองชั้นที่ซึมผ่านได้คล้ายกับเยื่อหุ้มเซลล์ในปัจจุบันซึ่งทำให้พวกมันให้ความชุ่มชื้นและคายน้ำได้ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมที่พวกมันอยู่

ข้อสังเกตทั้งหมดที่ได้จากการศึกษา microspherules แสดงให้เห็นความคิดเกี่ยวกับประเภทของกระบวนการที่อาจก่อให้เกิดเซลล์แรก

การทดลองของ Alfonso Herrera

นักวิจัยคนอื่น ๆ ได้ทำการทดลองของตนเองเพื่อพยายามจำลองโครงสร้างโมเลกุลที่ก่อให้เกิดเซลล์แรก Alfonso Herrera นักวิทยาศาสตร์ชาวเม็กซิกันสามารถสร้างโครงสร้างเทียมที่เขาเรียกว่าซัลโฟบิโอและโคลพอยด์

Herrera ใช้สารผสมเช่นแอมโมเนียมซัลโฟไซยาไนด์แอมโมเนียมไธโอซาเนตและฟอร์มาลดีไฮด์ซึ่งเขาสามารถสังเคราะห์โครงสร้างขนาดเล็กที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงได้ โครงสร้างที่อุดมด้วยกำมะถันเหล่านี้ได้รับการจัดระเบียบในลักษณะเดียวกับเซลล์ที่มีชีวิตซึ่งเป็นสาเหตุที่เขาเรียกพวกมันว่าซัลโฟเบีย

ในทำนองเดียวกันเขาผสมน้ำมันมะกอกและน้ำมันเบนซินกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อสร้างโครงสร้างจุลภาคประเภทอื่น ๆ ที่จัดในลักษณะคล้ายกับโปรโตซัว เขาตั้งชื่อไมโครสเฟียร์เหล่านี้ว่า colpoids

อ้างอิง

1. คาร์รันซา, G. (2007). ชีววิทยา I. เกณฑ์บรรณาธิการเม็กซิโก
2. Flores, R. , Herrera, L. & Hernández, V. (2004). ชีววิทยา 1 (ฉบับที่ 1). กองบรรณาธิการ Progreso
3. ฟ็อกซ์ SW (1957) ปัญหาทางเคมีของการสร้างขึ้นเอง วารสารเคมีศึกษา, 34 (10), 472–479.
4. Fox, SW, & Harada, K. (1958) โคพอลิเมอไรเซชันด้วยความร้อนของกรดอะมิโนไปยังผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะคล้ายโปรตีน วิทยาศาสตร์, 128, 1214.
5. กามา, A. (2004). ชีววิทยา: การกำเนิดทางชีวภาพและจุลินทรีย์ (2nd ed.) การศึกษาของเพียร์สัน.
6. กามา, A. (2550). ชีววิทยา I: แนวทางคอนสตรัคติวิสต์ (ฉบับที่ 3) การศึกษาของเพียร์สัน.
7. กอร์ดอน - สมิ ธ , C. (2003). สมมติฐาน Oparin-Haldane In Origin of life: สถานที่สำคัญในศตวรรษที่ยี่สิบ กู้คืนจาก: simsoup.info
8. Herrera, A. (1942). ทฤษฎีใหม่ของการกำเนิดและธรรมชาติของชีวิต วิทยาศาสตร์, 96: 14.
9. Ledesma-Mateos, I. , & Cleaves, HJ (2016). Alfonso Luis Herrera และจุดเริ่มต้นของวิวัฒนาการและการศึกษาในแหล่งกำเนิดชีวิตในเม็กซิโก วารสารวิวัฒนาการระดับโมเลกุล, 83 (5-6), 193–203.
10. McCollom, T. (2013). Miller-Urey และอื่น ๆ : ได้เรียนรู้อะไรบ้างเกี่ยวกับปฏิกิริยาการสังเคราะห์สารอินทรีย์พรีไบโอติกในช่วง 60 ปีที่ผ่านมา Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 41, 207-229
11. Miller, S. (1953) การผลิตกรดอะมิโนภายใต้สภาวะโลกดึกดำบรรพ์ที่เป็นไปได้ วิทยาศาสตร์ 117: 528– 529
12. มิลเลอร์, SL (2498) การผลิตสารประกอบอินทรีย์บางชนิดภายใต้สภาวะโลกดึกดำบรรพ์ที่เป็นไปได้ วารสารสมาคมเคมีอเมริกัน.
13. มิลเลอร์, SL, Urey, HC, & Oró, J. (1976) ต้นกำเนิดของสารประกอบอินทรีย์บนโลกดึกดำบรรพ์และในอุกกาบาต วารสารวิวัฒนาการระดับโมเลกุล, 9 (1), 59–72
14. Oñate, L. (2010). ชีววิทยา 1 เล่ม 1. Cengage Learning Editors.
15. Parker, ET, Cleaves, HJ, สิทธิชัย, MP, Dworkin, JP, Glavin, DP, Lazcano, A. , & Bada, JL (2011) การสังเคราะห์พรีไบโอติกของเมไทโอนีนและสารประกอบอินทรีย์ที่มีกำมะถันอื่น ๆ บนโลกดึกดำบรรพ์: การประเมินใหม่ร่วมสมัยโดยอาศัยการทดลองของสแตนลีย์มิลเลอร์ในปีพ. ศ. ต้นกำเนิดชีวิตและวิวัฒนาการของชีวมณฑล, 41 (3), 201–212