ทฤษฎีของ Oparin ต้นกำเนิดของชีวิตยังเป็นที่รู้จักในฐานะ "ทฤษฎีของซุปดั้งเดิมหรือดั่งเดิม" พยายามที่จะอธิบายว่าชีวิตเกิดขึ้นบนโลกในสภาพทั่วไปของล้านปีที่ผ่านมาเมื่อพวกเขาโผล่ออกมาเป็นครั้งแรก โมเลกุลอินทรีย์
ทฤษฎีนี้ตั้งขึ้นโดย Oparin เป็นหนึ่งในทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในวงการวิทยาศาสตร์ มันยังคงใช้ได้แม้จะมีความก้าวหน้ามากมายในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่เนื่องจากการค้นพบใหม่ ๆ ที่เกี่ยวข้องสามารถเสริมและเสริมสร้างความเข้มแข็งได้
ภาพถ่ายโดย Aleksandr Oparin (ที่มา: Pavel Troshkin ผ่าน Wikimedia Commons)
Oparin ในงานเขียนของเขาจำแนกสิ่งมีชีวิตที่มีชีวิต (ทางชีวภาพ) ในระดับการจัดระเบียบของสสารที่ไม่มีชีวิต (abiotic) จากนั้นเขาเสนอว่าสสารที่ไม่มีชีวิตนี้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องและซับซ้อนขึ้นเรื่อย ๆ จนก่อตัวเป็นเซลล์สิ่งมีชีวิตกลุ่มแรก
ทฤษฎีของโอปารินเปิดประตูสู่การพัฒนาสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่เรียกว่า "ชีววิทยาสังเคราะห์" วิทยาศาสตร์นี้พยายามสร้างสภาพแวดล้อมที่ "ซุปดึกดำบรรพ์" ก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนโลกในปัจจุบัน
ทฤษฎีที่คล้ายคลึงกันนี้ได้รับการหยิบยกขึ้นมาโดยอิสระโดยนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ John Haldane ผู้ซึ่งตั้งชื่อแหล่งน้ำ Precambrian ตอนปลายตอนต้นซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยธาตุโลหะและน้ำเป็น "ซุปดึกดำบรรพ์"
ที่มาของทฤษฎี
ทฤษฎีของ Oparin เสนอโดย Aleksandr Ivanovich Oparin ซึ่งเกิดในปีพ. ศ. 2437 ในเมืองเล็ก ๆ ของรัสเซียชื่อ Uglich ตั้งแต่อายุยังน้อย Oparin หลงใหลในพืชอยู่แล้วและคุ้นเคยกับทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วิน
เขาศึกษาสรีรวิทยาของพืชที่มหาวิทยาลัยมอสโกซึ่งหลายปีต่อมาเขาสอนที่เก้าอี้ของชีวเคมีและสรีรวิทยาของพืช
ในระหว่างการศึกษาในมหาวิทยาลัยของเขา Oparin เริ่มมีความกังวลอย่างมากเกี่ยวกับจุลินทรีย์ที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนไนโตรเจนและน้ำเท่านั้นที่มีความสามารถในการจัดระเบียบตัวเองเพื่อดำเนินกระบวนการที่ซับซ้อนเช่นการสังเคราะห์ด้วยแสง
ในปีพ. ศ. 2466 Oparin ได้ตีพิมพ์การทดลองของเขาในหนังสือชื่อ "The Origin of Life" หนังสือเล่มนี้มีทฤษฎีที่ร่วมกับการมีส่วนร่วมของนักวิจัยคนอื่นในยุคนั้นชื่อจอห์นฮัลเดนพยายามที่จะอธิบายว่าสิ่งมีชีวิตในยุคดึกดำบรรพ์เกิดขึ้นบนโลกของเราได้อย่างไร
ข้อความของ Oparin อธิบายด้วยภาษาที่เรียบง่ายและมีการสอนว่า "วิวัฒนาการ" ของสารอินทรีย์เริ่มต้นอย่างไรก่อนการก่อตัวของดาวเคราะห์โลก นอกจากนี้ยังอธิบายว่าสารอินทรีย์เกิดขึ้นได้อย่างไรจากการกระทำของรังสีสุริยะการระเบิดของภูเขาไฟและการปล่อยประจุไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่า Oparin ต่อต้านทฤษฎีการสร้างที่เกิดขึ้นเองอย่างรุนแรงสนับสนุนแนวคิดของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วินและการสังเคราะห์น้ำมันแบบ "abiogenic" ของ Mendeleev; ระบุว่าจุดเริ่มต้นของสิ่งมีชีวิตเกิดจาก "วิวัฒนาการทางเคมี" ชนิดหนึ่งที่จัดองค์ประกอบของโลกดึกดำบรรพ์ให้เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อน
สมมุติฐาน
แม้ว่า Oparin จะนำทฤษฎีของเขามาใช้เกือบ 100 ปีแล้ว แต่ก็ยังใช้ได้อยู่ในปัจจุบัน แนวทางการประนีประนอมของ Oparin ซึ่งรวบรวมสาขาวิชาที่หลากหลายเช่นเคมีดาราศาสตร์ฟิสิกส์และชีววิทยาเป็นข้อเสนอสำหรับนักวิทยาศาสตร์หลายคนซึ่งเป็นแนวทางที่มีเหตุผลในการอธิบายว่าสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นบนโลกอย่างไร
Oparin พบการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตในช่วง Precambrian ซึ่งมีบรรยากาศที่มีการลดลงอย่างมากซึ่งอุดมไปด้วยองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตที่อุดมสมบูรณ์ที่สุด 2 ชนิด ได้แก่ คาร์บอน (ในรูปของมีเทนและไซยาโนเจน) และไนโตรเจน (ในรูปของแอมโมเนีย)
ทฤษฎีของเขาตั้งอยู่บนพื้นฐานของข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานจากแสงอัลตราไวโอเลตภูเขาไฟและพายุไฟฟ้าทำให้เกิดการตกตะกอนของน้ำที่อยู่ในรูปของก๊าซทำให้เกิดฝนตกหนักซึ่งทำให้สารประกอบอื่น ๆ เช่นแอมโมเนียตกตะกอน , มีเทน, ไนโตรเจน, ฯลฯ
ฝนกระหน่ำทำให้องค์ประกอบที่ตกตะกอนลงสู่ทะเลทำให้เกิดสิ่งที่โอปารินเรียกว่า "น้ำซุปแบบดั้งเดิม" น้ำซุปนี้ทำหน้าที่เป็นขั้นตอนของปฏิกิริยาทางเคมีที่ก่อให้เกิดโมเลกุลอินทรีย์แรกที่คล้ายกับกรดอะมิโน
โมเลกุล "คล้ายกรดอะมิโน" ของคอลลอยด์เหล่านี้และโมเลกุลอื่น ๆ ที่มีลักษณะคล้ายกันได้รับการจัดระเบียบตามธรรมชาติเพื่อสร้างโครงสร้างที่คล้ายเปปไทด์โปรตีนและไขมันซึ่ง Oparin ตั้งชื่อว่า coacervates
ต่อจากนั้น coacervates มีความเชี่ยวชาญมากขึ้นโดยจัดการเพื่อสร้างโครงสร้างที่คล้ายกับเซลล์ที่มีชีวิตที่เรารู้จักในปัจจุบัน
"เซลล์" ดั้งเดิมเหล่านี้เมื่อเวลาผ่านไปได้รับความสามารถในการพัฒนาการเผาผลาญแบบดั้งเดิมโดยนำสารประกอบทางเคมีจากสิ่งแวดล้อมมาสกัดอาหารและพลังงานจากพวกมันเพื่อให้อยู่รอดและเพิ่มจำนวนมากขึ้น
การคัดเลือกโดยธรรมชาติใน coacervates
Coacervates ที่เสนอโดย Oparin ดังที่ได้กล่าวไปแล้วนั้นใช้โมเลกุลขนาดเล็กที่จับจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบเพื่อเป็นอาหารและพลังงาน จากข้อมูลของ Oparin โมเลกุลเหล่านี้ถูกดูดซึมโดยโมเลกุลขนาดใหญ่อื่น ๆ ซึ่งเขาเรียกว่า "เอนไซม์ดั้งเดิม" ของ coacervates
การได้มาซึ่งกลไกการดูดซึมและการดูดซึมภายใน coacervate แต่ละตัวจะแสดงถึงความได้เปรียบเหนือ coacervates อื่น ๆ ดังนั้น coacervates ที่มีความสามารถในการดูดซึมที่ดีกว่าจะเติบโตได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
Oparin ระบุว่ามีขีด จำกัด ในการเติบโตสำหรับ coacervates ที่ "ประสบความสำเร็จสูงสุด" ณ จุดที่พวกเขาไม่เสถียรในทางอุณหพลศาสตร์ ดังนั้น coacervates จึงเริ่มแบ่งส่วนหรือ "แบ่งย่อย" เป็น coacervates ขนาดเล็ก
ความสามารถในการแบ่ง coacervates ขนาดใหญ่ออกเป็น coacervates ขนาดเล็กจะเพิ่มปริมาณ coacervates ประเภทนี้ตรงกลาง coacervates เหล่านี้ซึ่งพบได้ในจำนวนหรือความถี่ที่มากขึ้นอาจทำให้เกิด "แรงกดดันในการเลือก" ต่อผู้อื่นโดยสนับสนุนผู้ที่มีความสามารถมากกว่าในการ "แบ่ง" หรือแบ่งส่วน
ลักษณะเฉพาะอีกประการหนึ่งของโคเซอร์เวตที่อาจทำให้เกิด "การคัดเลือกโดยธรรมชาติ" ชนิดอื่น ๆ คือความสามารถในการสังเคราะห์การเผาผลาญพลังงานบางส่วนจากอาหารที่ได้จากน้ำซุปดั้งเดิมที่พวกมัน "เติบโต"
ดังนั้นจึงมีเพียง coacervates เท่านั้นที่สามารถเผาผลาญสารประกอบในสิ่งแวดล้อมและผลิตอาหารและพลังงานสำรองของตัวเองที่อาจรอดชีวิตได้
ความเฉพาะของทฤษฎี
ทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ Oparin ในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับ "การแข่งขัน" และ "ความชุก" ในหมู่ผู้ที่อยู่ร่วมกัน หลายปีต่อมาจากการค้นพบยีนและวัสดุทางพันธุกรรม Oparin ระบุว่าโมเลกุลเหล่านี้มีส่วนรับผิดชอบต่อการจำลองแบบของโคเซอร์เวตเป็นส่วนใหญ่
ปัจจุบันนักชีววิทยาหลายคนทุ่มเทให้กับการพักผ่อนหย่อนใจของสภาพดั้งเดิมของโลกที่ก่อให้เกิด coacervates ที่เสนอโดย Oparin
หนึ่งในการทดลองที่มีชื่อเสียงที่สุดในประเภทนี้คือการทดลองของ Stanley Miller และ Harold Urey ซึ่งทำการทดลอง "abiogenesis" ของกรดอะมิโนเช่น glycine (glycine type)
นักวิทยาศาสตร์หลายคนที่เชี่ยวชาญด้านชีววิทยาสังเคราะห์ทำการทดลองเพื่อบรรลุการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต แต่อาศัยสารประกอบอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอนซึ่งชี้ให้เห็นว่า "ชีวิต" นี้อาจเป็นสิ่งมีชีวิตที่เราพบบนดาวเคราะห์ดวงอื่น
ธีมที่น่าสนใจ
ทฤษฎีกำเนิดชีวิต.
ทฤษฎีเคมีสังเคราะห์
เนรมิต.
แพนสเปอร์เมีย.
ทฤษฎีการสร้างที่เกิดขึ้นเอง
อ้างอิง
- Das, A. (2019). ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก - ไวรัสและจุลินทรีย์ จุลชีววิทยา Acta Scientific, 2, 22-28
- ทอด I. (2549). ต้นกำเนิดของการวิจัยเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิต มุมานะ, 30 (1), 24-28.
- Herrera, AS (2018). ต้นกำเนิดของชีวิตตามเมลานิน ตัวแทน MOJ Cell Sci, 5 (1), 00105
- Kolb, VM (2016). ต้นกำเนิดของชีวิต: แนวทางเคมีและปรัชญา ชีววิทยาวิวัฒนาการ, 43 (4), 506-515.
- Lazcano, A. (2016). Alexandr I. วารสารวิวัฒนาการระดับโมเลกุล, 83 (5-6), 214-222.
- โอปาริน, AI (2500) ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก., (3rd Ed).