Inhoud
- Abiogenese, definitie en overzicht
- Abiogenese is geen spontane generatie
- Theoretische basis voor abiogenese
- De experimentele basis voor abiogenese
- Verdere theoretische verklaringen van Abiogenesis
- Specifieke problemen met het tweede deel van Abiogenesis
- First Life: Alternative Theories of the Origins of Life on Earth
Hoewel Charles Darwins Theory of Evolution gaat over hoe soorten veranderen om zich aan te passen aan hun omgeving, gaat het niet in op de vraag hoe het leven oorspronkelijk begon. Op een gegeven moment, zeker toen de planeet nog heet en gesmolten was, was er geen leven op aarde, hoewel we weten dat het leven later is geëvolueerd.
De vraag is, hoe zijn vroege levensvormen op aarde ontstaan??
Er zijn verschillende theorieën over hoe de basisbouwstenen van levende organismen zijn ontstaan. Het mechanisme van hoe niet-levende materie werd zelfreplicerende levende organismen en dan worden complexe levensvormen niet volledig begrepen.
Het heeft enkele hiaten, maar abiogenesis behandelt interessante concepten en begint met een toelichting.
Abiogenese, definitie en overzicht
Abiogenesis is het natuurlijke proces waardoor levende organismen zijn ontstaan uit niet-levende organische moleculen. Eenvoudige elementen gecombineerd om verbindingen te vormen; de verbindingen werden meer gestructureerd en omvatten verschillende stoffen. Uiteindelijk werden eenvoudige organische verbindingen gevormd en gekoppeld om complexe moleculen te produceren zoals aminozuren.
Aminozuren zijn de bouwstenen van de eiwitten die de basis vormen van organische processen. De aminozuren zouden kunnen zijn gecombineerd om eiwitketens te vormen. Deze eiwitten kunnen zelfreplicerend zijn geworden en de basis vormen voor eenvoudige levensvormen.
Een dergelijk proces zou vandaag niet op aarde kunnen plaatsvinden omdat de noodzakelijke omstandigheden niet langer bestaan. De vorming van organische moleculen veronderstelt de aanwezigheid van een warme bouillon die de stoffen bevat die nodig zijn om die organische moleculen te laten verschijnen.
Elementen en eenvoudige verbindingen zoals waterstof, koolstof, fosfaten en suikers moeten allemaal samen aanwezig zijn. Een energiebron zoals ultraviolette stralen of bliksemafvoeren zou hen helpen zich te binden. Dit soort omstandigheden kunnen 3,5 miljoen jaar geleden bestaan toen men dacht dat het leven op aarde was begonnen. Abiogenesis beschrijft de mechanismen van hoe dat zou kunnen hebben plaatsgevonden.
Gerelateerde inhoud: Louis Pasteur: Biografie, uitvindingen, experimenten en feiten
Abiogenese is geen spontane generatie
Zowel abiogenese als spontane generatie suggereren dat het leven dat kan afkomstig zijn van niet-levende materie, maar de details van de twee zijn totaal verschillend. Hoewel abiogenese een geldige theorie is die niet is weerlegd, is spontane generatie een verouderd geloof waarvan is aangetoond dat het onjuist is.
De twee theorieën verschillen op drie belangrijke manieren. De theorie van abiogenese stelt dat:
De theorie van spontane generatie stelt dat:
Vroeger geloofden wetenschappers in spontane generatie, maar tegenwoordig gelooft zelfs het grote publiek niet langer dat vliegen van rot vlees komen of muizen van afval. Sommige wetenschappers vragen zich ook af of abiogenese een geldige theorie is, maar ze hebben geen beter alternatief kunnen voorstellen.
Theoretische basis voor abiogenese
Hoe het leven zou kunnen zijn ontstaan, werd voor het eerst voorgesteld door de Russische wetenschapper Alexander Oparin in 1924 en opnieuw onafhankelijk door de Britse bioloog J.B.S. Haldane in 1929. Beiden namen aan dat de vroege aarde een omgeving had die rijk was aan ammoniak, kooldioxide, waterstof en koolstof, de bouwstenen van organische moleculen.
Ultraviolette stralen en bliksem zorgden voor de energie voor chemische reacties waardoor deze moleculen zich konden verbinden.
Een typische reeks reacties zou als volgt verlopen:
Hoewel de theorie consistente en geloofwaardige concepten presenteerde, bleken sommige stappen moeilijk uit te voeren onder laboratoriumomstandigheden die probeerden die op de vroege aarde te simuleren.
Gerelateerde inhoud: Elementen van nucleïnezuren
De experimentele basis voor abiogenese
Aan het begin van de jaren vijftig besloten de Amerikaanse student Stanley Miller en zijn afgestudeerde adviseur Harold Urey de Oparin-Haldane-abiogenese-theorie te testen door een vroege aardeomgeving te creëren. Ze mengden de eenvoudige verbindingen en elementen uit de theorie in lucht en lieten vonken door het mengsel.
Toen ze de resulterende chemische reactieproducten analyseerden, konden ze detecteren aminozuren gecreëerd tijdens de simulatie. Dit bewijs dat het eerste deel van de theorie correct was, ondersteunde latere experimenten die probeerden replicerende moleculen uit de aminozuren te maken. Deze experimenten waren niet succesvol.
Uit later onderzoek bleek dat de prebiotische atmosfeer van de vroege aarde waarschijnlijk meer zuurstof en minder andere belangrijke stoffen bevatte dan het monster dat in het Miller-Urey-experiment werd gebruikt. Dit leidde tot de vraag of de conclusies nog steeds geldig waren.
Sindsdien hebben sommige experimenten met een gecorrigeerde atmosfeercompositie ook organische moleculen zoals aminozuren gevonden, waardoor de oorspronkelijke conclusies worden ondersteund.
Gerelateerde inhoud: Natuurlijke selectie: definitie, Darwins-theorie, voorbeelden en feiten
Verdere theoretische verklaringen van Abiogenesis
Zelfs wanneer vaststaat dat de omstandigheden voor het genereren van eenvoudige organische verbindingen aanwezig waren prebiotische aarde, de weg naar levende cellen is betwist. Er zijn drie mogelijke manieren waarop relatief eenvoudige verbindingen zoals aminozuren uiteindelijk een zelfvoorzienend leven kunnen worden:
De stappen vanaf aminozuren waren een serieus probleem en geen van de verschillende theoretische paden is vanaf mei 2019 met succes gesimuleerd.
Specifieke problemen met het tweede deel van Abiogenesis
Er is geen twijfel dat een simulatie van de vroege aardatmosfeer kan relatief complexe moleculen produceren die de bouwstenen zijn van de organische moleculen in levende cellen. Er zijn echter verschillende problemen om van de complexe moleculen tot werkelijke levensvormen te komen. Deze omvatten:
Als abiogenese niet plaatsvindt zoals de theorie beschrijft, alternatieve ideeën moeten worden overwogen.
First Life: Alternative Theories of the Origins of Life on Earth
Met de voortgang van abiogenese schijnbaar geblokkeerd, zijn alternatieve theorieën voor de oorsprong van het leven voorgesteld. Het leven is misschien ontstaan op een manier vergelijkbaar met de abiogenese-theorie, maar in geothermische ventilatieopeningen onder de zee of binnen de Aardkorst, en het kan meerdere keren op verschillende plaatsen zijn gebeurd. Geen van deze theorieën biedt meer ondersteuning voor harde gegevens dan klassieke abiogenese.
In een andere theorie die abiogenese helemaal loslaat, hebben wetenschappers voorgesteld dat complexe organische verbindingen of complete levensvormen zoals virussen door meteorieten of kometen. Vroege aarde (primitieve aarde) werd onderworpen aan zwaar bombardement tijdens de Hadean-tijd (ongeveer 4 tot 4,6 miljard jaar geleden), toen het leven misschien begon.
Zonder meer harde gegevens is de enige conclusie dat precies hoe het leven op aarde is ontstaan nog steeds een mysterie is.