ABIOGENESIS: TEORI UTAMA - BIOLOGI - 2025

The Abiogenesis merujuk kepada bilangan proses dan langkah-langkah yang berasal bentuk pertama kehidupan di bumi, lengai blok bermula monomeric, dengan peredaran masa adalah mampu untuk meningkatkan kerumitan masing-masing. Berdasarkan teori ini, kehidupan timbul dari molekul bukan hidup, dalam keadaan yang sesuai.

Kemungkinan setelah abiogenesis menghasilkan sistem kehidupan yang sederhana, evolusi biologi bertindak untuk melahirkan semua bentuk kehidupan yang kompleks yang ada sekarang.

Sumber: pixabay.com

Beberapa penyelidik menganggap bahawa proses abiogenesis mesti berlaku sekurang-kurangnya sekali dalam sejarah bumi untuk menimbulkan LUCA organisma hipotetis atau nenek moyang umum sejagat terakhir (dari akronim dalam bahasa Inggeris, nenek moyang umum sejagat terakhir), kira-kira 4 bilion yang lalu bertahun-tahun.

Dikatakan bahawa LUCA mesti mempunyai kod genetik berdasarkan molekul DNA, yang dengan empat basa dikelompokkan dalam kembar tiga, mengkodkan 20 jenis asid amino yang membentuk protein. Penyelidik yang cuba memahami asal usul kehidupan mengkaji proses abiogenesis yang menimbulkan LUCA.

Jawapan untuk soalan ini telah banyak dipersoalkan dan sering diselimuti oleh kabut misteri dan ketidakpastian. Atas sebab ini, beratus-ratus ahli biologi telah mengemukakan satu siri teori yang terdiri dari munculnya sup primordial hingga penjelasan yang berkaitan dengan xenobiologi dan astrobiologi.

Apa itu terdiri?

Teori abiogenesis didasarkan pada proses kimia di mana bentuk kehidupan paling sederhana muncul dari pendahulu yang tidak bernyawa.

Proses abiogenesis dianggap berlaku secara berterusan, berbeza dengan pandangan kemunculan tiba-tiba dalam kejadian bertuah. Oleh itu, teori ini menganggap wujudnya kontinum antara bahan bukan hidup dan sistem hidup pertama.

Begitu juga, satu siri senario yang bervariasi disarankan di mana permulaan kehidupan boleh berlaku dari molekul anorganik. Persekitaran ini umumnya melampau dan berbeza dengan keadaan semasa di bumi.

Keadaan prebiotik yang sepatutnya ini sering dihasilkan di makmal untuk berusaha menghasilkan molekul organik, seperti eksperimen Miller dan Urey yang terkenal.

Asal kehidupan: teori

Asal kehidupan telah menjadi salah satu topik yang paling kontroversial bagi para saintis dan ahli falsafah sejak zaman Aristoteles. Menurut pemikir penting ini, bahan yang terurai dapat diubah menjadi binatang hidup berkat tindakan alam yang spontan.

Abiogenesis berdasarkan pemikiran Aristotelian dapat diringkaskan dalam ungkapan terkenalnya omne vivum ex vivo, yang bermaksud "semua kehidupan bermula dari kehidupan".

Selepas itu, sebilangan besar model, teori dan spekulasi telah cuba menjelaskan keadaan dan proses yang membawa kepada asal usul kehidupan.

Teori yang paling luar biasa, baik dari sudut sejarah dan saintifik, yang telah berusaha untuk menjelaskan asal-usul sistem hidup pertama akan dijelaskan di bawah:

Teori penjanaan spontan

Pada awal abad ke-17 dinyatakan bahawa bentuk kehidupan dapat muncul dari unsur-unsur yang tidak bernyawa. Teori generasi spontan diterima secara meluas oleh para pemikir ketika itu kerana mendapat sokongan dari Gereja Katolik. Oleh itu, makhluk hidup dapat tumbuh baik dari ibu bapa mereka dan dari benda bukan hidup.

Antara contoh paling terkenal yang digunakan untuk menyokong teori ini ialah penampilan cacing dan serangga lain pada daging yang terurai, katak yang muncul dari lumpur, dan tikus yang muncul dari pakaian dan peluh yang kotor.

Sebenarnya, ada resipi yang menjanjikan penciptaan haiwan hidup. Sebagai contoh, untuk membuat tikus dari bahan bukan hidup, biji-bijian gandum harus digabungkan dengan pakaian kotor di persekitaran yang gelap dan tikus hidup muncul selama ini.

Penyokong campuran ini berpendapat bahawa peluh manusia pada pakaian dan penapaian gandum adalah agen pengarah pembentukan kehidupan.

Penolakan penjanaan spontan

Pada abad ketujuh belas, kelemahan dan jurang mula diperhatikan dalam pernyataan teori penjanaan spontan. Tidak sampai tahun 1668, ahli fizik Itali Francesco Redi merancang reka bentuk eksperimen yang sesuai untuk menolaknya.

Dalam eksperimennya yang dikendalikan, Redi meletakkan kepingan daging yang dipotong halus yang dibungkus muslin dalam bekas steril. Balang-balang ini ditutup dengan kain kasa, sehingga tidak ada yang dapat bersentuhan dengan daging. Juga, eksperimen itu menampilkan set balang lain yang tidak ditutup.

Selama beberapa hari, cacing hanya diperhatikan di dalam balang yang tidak ditemukan, kerana lalat dapat masuk dengan bebas dan bertelur. Dalam kes balang yang ditutup, telur diletakkan terus di atas kain kasa.

Begitu juga, penyelidik Lazzaro Spallanzani mengembangkan satu siri eksperimen untuk menolak premis penjanaan spontan. Untuk melakukan ini, dia membuat serangkaian kuah yang dididihkan untuk memusnahkan mikroorganisma yang akan tinggal di sana.

Walau bagaimanapun, penyokong generasi spontan mendakwa bahawa jumlah haba yang mana kaldu terdedah berlebihan dan memusnahkan "kekuatan hidup".

Sumbangan Pasteur

Kemudian, pada tahun 1864, ahli biologi dan ahli kimia Perancis Louis Pasteur bertekad untuk menghentikan postulat generasi spontan.

Untuk memenuhi objektif ini, bekas kaca pembuatan Pasteur yang dikenali sebagai "labu gooseneck", kerana panjang dan melengkung di hujungnya, sehingga mencegah masuknya mikroorganisma.

Di dalam bekas ini Pasteur merebus serangkaian kuah yang masih steril. Apabila leher salah satu dari mereka patah, ia terkontaminasi dan mikroorganisma berkembang dalam masa yang singkat.

Bukti yang diberikan oleh Pasteur tidak dapat disangkal, berjaya membatalkan teori yang bertahan selama lebih dari 2,500 tahun.

Panspermia

Pada awal tahun 1900-an, ahli kimia dari Sweden, Svante Arrhenius menulis sebuah buku berjudul "Penciptaan Dunia" di mana dia menyarankan agar kehidupan datang dari angkasa melalui spora yang tahan terhadap keadaan yang melampau.

Secara logiknya, teori panspermia dikelilingi oleh banyak kontroversi, selain itu ia tidak memberikan penjelasan mengenai asal usul kehidupan.

Teori chemosynthetic

Dalam meneliti eksperimen Pasteur, salah satu kesimpulan tidak langsung dari bukti dia adalah bahawa mikroorganisma hanya berkembang dari orang lain, iaitu kehidupan hanya dapat datang dari kehidupan. Fenomena ini disebut "biogenesis".

Mengikuti perspektif ini, teori evolusi kimia akan muncul, dipimpin oleh Alexander Oparin dari Rusia dan orang Inggeris John DS Haldane.

Pandangan ini, juga disebut teori kemosintesis Oparin - Haldane, mengemukakan bahawa dalam lingkungan prebiotik bumi mempunyai atmosfer tanpa oksigen dan wap air, metana, amonia, karbon dioksida dan hidrogen yang tinggi, menjadikannya sangat reduktif.

Di persekitaran ini terdapat daya yang berbeza seperti pelepasan elektrik, radiasi matahari dan radioaktif. Kekuatan ini bertindak pada sebatian anorganik, menimbulkan molekul yang lebih besar, menciptakan molekul organik yang dikenali sebagai sebatian prebiotik.

Eksperimen Miller dan Urey

Pada pertengahan tahun 1950-an, para penyelidik Stanley L. Miller dan Harold C. Urey berjaya mencipta sistem cerdik yang mensimulasikan keadaan atmosfera kuno yang seharusnya berlaku dengan mengikuti teori Oparin - Haldane.

Stanley dan Urey mendapati bahawa dalam keadaan "primitif" ini, sebatian anorganik sederhana dapat menimbulkan molekul organik kompleks, penting untuk kehidupan, seperti asid amino, asid lemak, urea, antara lain.

Pembentukan polimer

Walaupun eksperimen yang disebutkan di atas menunjukkan cara yang masuk akal di mana biomolekul yang merupakan sebahagian dari sistem hidup berasal, mereka tidak mencadangkan penjelasan untuk proses polimerisasi dan peningkatan kerumitan.

Terdapat beberapa model yang cuba menjelaskan persoalan ini. Yang pertama melibatkan permukaan mineral pepejal, di mana luas permukaan tinggi dan silikat dapat bertindak sebagai pemangkin molekul karbon.

Jauh di laut, ventilasi hidrotermal adalah sumber pemangkin yang sesuai, seperti besi dan nikel. Menurut eksperimen makmal, logam ini mengambil bahagian dalam tindak balas polimerisasi.

Akhirnya, di parit lautan terdapat kolam panas, yang disebabkan oleh proses penyejatan dapat memusatkan konsentrasi monomer, memihak kepada pembentukan molekul yang lebih kompleks. Hipotesis “sup purba” berdasarkan andaian ini.

Penyesuaian hasil Miller dan Pasteur

Mengikuti susunan idea yang dibahas di bahagian sebelumnya, kita dapati bahawa eksperimen Pasteur mendapati bahawa kehidupan tidak timbul dari bahan lengai, sementara bukti dari Miller dan Urey menunjukkan bahawa ia berlaku, tetapi pada tahap molekul.

Untuk mendamaikan kedua-dua hasil, harus diingat bahawa komposisi atmosfer bumi saat ini sama sekali berbeza dengan atmosfera prebiotik.

Oksigen yang ada di atmosfer semasa akan berfungsi sebagai "pemusnah" molekul dalam pembentukan. Perlu juga dipertimbangkan bahawa sumber tenaga yang kononnya mendorong pembentukan molekul organik tidak lagi wujud dengan kekerapan dan intensiti persekitaran prebiotik.

Semua bentuk kehidupan yang ada di bumi terdiri dari sekumpulan blok struktur dan biomolekul besar, yang disebut protein, asid nukleik dan lipid. Dengan mereka, anda dapat "mempersenjatai" asas kehidupan semasa: sel.

Di dalam kehidupan sel diabadikan, dan berdasarkan prinsip ini Pasteur didasarkan untuk menegaskan bahawa setiap makhluk hidup harus berasal dari makhluk yang sudah ada sebelumnya.

Dunia RNA

Peranan autokatalisis semasa abiogenesis sangat penting, kerana alasan ini salah satu hipotesis yang paling terkenal mengenai asal usul kehidupan adalah dari dunia RNA, yang mendalilkan permulaan dari molekul rantai tunggal dengan kemampuan untuk replikasi diri.

Pengertian RNA ini menunjukkan bahawa biokatalis pertama bukan molekul yang bersifat protein melainkan molekul RNA - atau polimer yang serupa dengannya - dengan kemampuan untuk memangkin.

Andaian ini didasarkan pada sifat RNA untuk mensintesis serpihan pendek menggunakan penyepuhlindapan yang mengarahkan proses, selain mempromosikan pembentukan peptida, ester dan ikatan glikosidik.

Menurut teori ini, RNA leluhur dikaitkan dengan beberapa kofaktor seperti logam, pirimidin, dan asid amino. Dengan kemajuan dan peningkatan kerumitan metabolisme, keupayaan untuk mensintesis polipeptida timbul.

Dalam proses evolusi, RNA digantikan oleh molekul yang lebih stabil secara kimia: DNA.

Konsep masa kini mengenai asal usul kehidupan

Pada masa ini disyaki bahawa kehidupan berasal dari senario ekstrem: kawasan lautan berhampiran lubang gunung berapi di mana suhu boleh mencapai 250 ° C dan tekanan atmosfera melebihi 300 atmosfera.

Kecurigaan ini timbul dari kepelbagaian bentuk kehidupan yang terdapat di wilayah-wilayah bermusuhan ini dan prinsip ini dikenali sebagai "teori dunia panas".

Persekitaran ini telah dijajah oleh archaebacteria, organisma yang mampu tumbuh, berkembang dan berkembang biak di persekitaran yang ekstrem, mungkin sangat mirip dengan keadaan prebiotik (termasuk kepekatan oksigen rendah dan tahap CO _{2 yang} tinggi ).

Kestabilan termal persekitaran ini, perlindungan yang mereka berikan terhadap perubahan mendadak dan aliran gas yang berterusan adalah beberapa sifat positif yang menjadikan lubang dasar laut dan vulkanik sebagai persekitaran yang sesuai untuk asal usul kehidupan.

Istilah biogenesis dan abiogenesis

Pada tahun 1974, penyelidik terkenal Carl Sagan menerbitkan sebuah artikel yang menjelaskan penggunaan istilah biogenesis dan abiogenesis. Menurut Sagan, kedua istilah tersebut telah digunakan secara keliru dalam artikel yang berkaitan dengan penjelasan mengenai asal usul bentuk hidup pertama.

Antara kesalahan ini ialah menggunakan istilah biogenesis sebagai antonimnya sendiri. Artinya, biogenesis digunakan untuk menggambarkan asal usul kehidupan bermula dari bentuk hidup lain, sementara abiogenesis merujuk kepada asal usul kehidupan dari benda bukan hidup.

Dalam pengertian ini, jalur biokimia kontemporari dianggap biogenik dan jalur metabolik prebiologi adalah abiogenik. Oleh itu, adalah perlu untuk memberi perhatian khusus kepada penggunaan kedua-dua istilah tersebut.

Rujukan

1. Bergman, J. (2000). Mengapa abiogenesis tidak mungkin. Persatuan Penyelidikan Penciptaan Suku Tahunan, 36 (4).
2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). Asal kehidupan: apa yang kita tahu, apa yang dapat kita ketahui dan apa yang kita tidak akan tahu. Biologi Terbuka, 3 (3), 120190.
3. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Kehidupan: sains biologi. Panamerican Medical Ed.
4. Sagan, C. (1974). Pada istilah 'biogenesis' dan 'abiogenesis'. Asal-usul Kehidupan dan Evolusi Biosfera, 5 (3), 529–529.
5. Schmidt, M. (2010). Xenobiologi: bentuk kehidupan baru sebagai alat biosafety utama. Bioessays, 32 (4), 322–331.
6. Serafino, L. (2016). Abiogenesis sebagai cabaran teori: Beberapa refleksi. Jurnal biologi teori, 402, 18–20.